[发明专利]Ti3Si(Al)C2改性SiC基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种Ti3Si(Al)C2改性SiC基复合材料的制备方法，首先对要改性的预制体进行超声清洗、烘干；然后用蒸馏水、聚乙烯亚胺和TiC粉配制浆料；再对预制体进行真空浸渗结合压力浸渗，然后烘干，再将Al-Si合金锭铺于预制体上下表面，在真空炉中煅烧，使Al-Si合金熔融渗透到预制体中，在真空炉中充分反应后，缓慢冷却到室温。由于采用浆料浸渗法使得C/SiC或SiC/SiC复合材料内部首先填充了TiC颗粒，再采用熔体渗透法渗透Al-Si合金，TiC与Al-Si合金反应生成Ti3Si(Al)C2，从而制备Ti3Si(Al)C2改性SiC基复合材料。本发明采用Al-Si合金渗透，与传统Si熔体渗透相比，渗透温度从1500～1600℃降低到1200～1400℃，从而降低对纤维的损伤和材料内部的残余热应力。所制备的复合材料的弯曲强度可达400～700MPa，断裂韧性可达16～21MPa·m1/2。

主权项

一种Ti3Si(Al)C2改性SiC基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(a)选择要改性的复合材料作为预制体，并对预制体进行超声清洗、烘干；(b)在温度为40～80℃的蒸馏水中加入聚乙烯亚胺和TiC粉，其中：蒸馏水占40～60wt.%，聚乙烯亚胺占0.25～1wt.%，TiC粉占39～59.75wt.%；搅拌均匀后倒入球磨罐中，再加入碳化锆球球磨10～48h，制成浆料，其中：蒸馏水、聚乙烯亚胺和TiC粉的总重量与碳化锆球总重量之比为1:1～1:4；(c)将经步骤(a)处理的预制体放入密闭容器内，抽真空使得密闭容器内的绝对压力为1000Pa时，然后保持15min；再将步骤(b)所制备的浆料注入密闭容器内，保证预制体浸没在浆料中，继续抽真空使得密闭容器的绝对压力为1000Pa，然后保持30min；在密闭容器内通入气氛使得气氛压力达到1MPa，然后保持40min；从浆料中取出预制体，放入烘箱中烘干2～4h，干燥温度为120℃～200℃；重复本步骤，直到预制体中的TiC粉的体积含量达到6～15vol.%；(d)在经步骤(c)处理的预制体表面置于石墨坩埚中，预制体的上下表面均铺置Al‑Si合金锭，在绝对压力为1000Pa的高温真空炉以5～40℃/min的升温速度升至1200～1400℃，保温0.5～2h，使Al‑Si合金熔融渗透到预制体中，同TiC颗粒反应，再以5～40℃/min降温到室温。