[发明专利]一种碳纤维/碳化硅梯度层状复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纤维/碳化硅梯度层状复合材料的制备方法，将SiC微粉与烧结助剂微粉球磨混料，采用PVA胶、甘油、石蜡作为增塑剂，陈腐练泥后，在轧磨机上轧制出厚度约200μm左右的SiC素坯片，然后将不同层数的SiC素坯片与碳纤维布片交替叠层，置于石墨模具内，在压力机上施压预成型，经脱脂排胶处理后，最后进行热压烧结致密化。该方法制备的碳纤维/碳化硅梯度层状复合材料，具有很高的断裂功和断裂韧性值。能够满足不同零部件对强度、断裂韧性及抗冲击值的要求。此外，还可以大幅度缩短制备周期、降低制造成本。

主权项

一种碳纤维/碳化硅梯度层状复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一，原料及其球磨混料：原料选择SiC微粉和烧结助剂，以重量百分比计算，SiC微粉用量：92%，烧结助剂用量：8%；其中，烧结助剂由Al2O3、Y2O3和Si或MgO组成，在原料中的用量为：Al2O3：5%，Y2O3：1%，Si：2%；将SiC微粉与烧结助剂微粉混合，球磨24小时，于烘箱95℃烘干后，制得混合粉；步骤二，在混合粉中加入增塑剂，所述的增塑剂采用PVA胶、甘油和石蜡组成，其中，PVA胶、甘油和石蜡的用量分别为混合粉重量的30%～40%、2%～4%、1.5%～3.5%；步骤三，陈腐、练泥与轧制：将加入增塑剂的混合粉陈腐16小时后，在轧磨机上进行练泥，随后不断调整辊间距，在轧磨机上轧制出厚度为200μm的SiC素坯片，室温下放置24小时；步骤四，剪裁、叠层、压制成形：将SiC素坯片与二维针织的碳纤维布裁剪成尺寸为Φ60mm的圆片；将裁剪的不同层数的SiC素坯片与二维针织的碳纤维布片交替叠层，置于石墨模具内，在压力机上施压10MPa，保持10分钟；步骤五，排胶处理：将石墨模具内经压制成形的预制体连同石墨模具一同置于脱脂炉进行排胶处理，排胶处理工艺为：加热至100℃，保温30分钟，再升温至210℃，保温60分钟，继续升温至260℃，保温360分钟，再升温至320℃，保温120分钟，最后升温至380℃，保温60分钟，随后随炉降温；步骤六，最后将排胶处理后的预制体连同石墨模具一同置于烧结炉中进行热压烧结，烧结工艺为，在氩气保护下，升温至1450℃～1950℃，保温90分钟～180分钟，保温过程中，用压力机施压20MPa～30MPa，脱去石墨模具，即得到碳纤维/碳化硅梯度层状复合材料。