The invention relates to a preparation method of a quasi isotropic SiC short fiber reinforced ceramic matrix composites, the first air flow net and the combination of SiC suture forming short cut fiber felt, then impregnating resin, after curing, pre processing, get the fiber preform; the fiber preform directly get cracking SiC fiber interface or low temperature oxidation of carbon removal by chemical vapor infiltration (CVI) preparation of SiC fiber interface; using CVI, precursor infiltration and pyrolysis (PIP) and the reaction solution infiltration (RMI) process for treatment of densification of preform, after finishing a quasi isotropic mesh the structure of SiC short fiber as ceramic matrix composite material preform, meet the aerospace field in complex parts under the complex should use demand, this method has good design, high utilization rate, good repeatability etc. Point.
【技术实现步骤摘要】
一种准各向同性SiC短切纤维毡增韧陶瓷基复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种准各向同性SiC短切纤维毡增韧陶瓷基复合材料的制备方法,具体涉及一种以准各向同性、网状结构预制体取代传统的一维单向、二维/二维半铺层(2D、2.5D)和三维(3D)等各向异性预制体结构,制备一种可在复杂应力下服役的准各向同性陶瓷基复合材料。
技术介绍
SiC结构陶瓷材料具有高硬度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异性能,适用于高温有氧苛刻环境,但其强韧性不足,使其在复杂应力环境中的应用受到限制。为解决上述问题,研究人员在SiC陶瓷中加入颗粒、晶须或纤维实现增强补韧。按强韧化方式不同,发展了颗粒/晶须增强SiC复相陶瓷和连续纤维增强SiC陶瓷基复合材料。颗粒/晶须增强SiC复相陶瓷具有高强度和高比例极限应力,但韧性提高有限(通常K1C<5MPa·m1/2),根据制备工艺特点(如烧结法、聚合物转化法等)主要适于作为小尺寸简单结构部件。连续SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC复合材料)从根本上解决了SiC陶瓷脆性大、对裂纹敏感、可靠性差等问题,强韧性均有较大幅度提高(通常240MPa<σF<500MPa,15MPa·m1/2<KIC<25MPa·m1/2),已在航空航天等领域获得广泛应用,根据制备工艺特点(如化学气相渗透法等)可适于作为大尺寸复杂形状部件。然而,目前连续SiC纤维预制体主要采用二维铺层(2D)、二维半(2.5D)或三维(3D)结构,其中2D预制体厚度方向的刚度和强度较低、易分层、层间剪切强度有待提高;2.5D预制体或3D编织结构编织工艺复杂、SiC纤维损伤程度 ...
【技术保护点】
一种准各向同性SiC短切纤维毡增韧陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于步骤如下:步骤1.SiC短切纤维毡浸渍树脂:将SiC短切纤维毡置于真空压力浸渍釜中,分步进行真空‑加压浸渍,浸渍剂为酚醛树脂溶液;所述SiC短切纤维毡与酚醛树脂的质量比为1∶1~12;所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂质量与丙酮体积的比为10~70g/L;步骤2.酚醛树脂固化:将浸渍后得到的酚醛树脂的SiC短切纤维毡置于固化炉中进行交联固化,固化参数为:压力0.015~0.05MPa,温度200~400℃,保温时间1~3h;升温过程中采用机械加压方法控制SiC短切纤维毡的厚度;步骤3.预制体预加工:将固化后的SiC纤维毡预制体根据尺寸要求进行机械预加工,使其满足相关部件的基本形状和结构特征要求;步骤4.界面的制备:若需要实现适当弱的界面结合,将预加工后的SiC纤维毡预制体进行炭化处理,使酚醛树脂裂解成碳获得裂解碳界面;若需要实现足够弱的界面结合,将预加工后的SiC纤维毡预制体进行空烧除碳处理,然后采用化学气相渗透工艺在预制体中沉积热解碳界面CVI PyC,并经过后续高温处理使其转变为类石墨层状结构,达到低断裂能和弱界面要求; ...
【技术特征摘要】
1.一种准各向同性SiC短切纤维毡增韧陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于步骤如下:步骤1.SiC短切纤维毡浸渍树脂:将SiC短切纤维毡置于真空压力浸渍釜中,分步进行真空-加压浸渍,浸渍剂为酚醛树脂溶液;所述SiC短切纤维毡与酚醛树脂的质量比为1∶1~12;所述酚醛树脂溶液中酚醛树脂质量与丙酮体积的比为10~70g/L;步骤2.酚醛树脂固化:将浸渍后得到的酚醛树脂的SiC短切纤维毡置于固化炉中进行交联固化,固化参数为:压力0.015~0.05MPa,温度200~400℃,保温时间1~3h;升温过程中采用机械加压方法控制SiC短切纤维毡的厚度;步骤3.预制体预加工:将固化后的SiC纤维毡预制体根据尺寸要求进行机械预加工,使其满足相关部件的基本形状和结构特征要求;步骤4.界面的制备:若需要实现适当弱的界面结合,将预加工后的SiC纤维毡预制体进行炭化处理,使酚醛树脂裂解成碳获得裂解碳界面;若需要实现足够弱的界面结合,将预加工后的SiC纤维毡预制体进行空烧除碳处理,然后采用化学气相渗透工艺在预制体中沉积热解碳界面CVIPyC,并经过后续高温处理使其转变为类石墨层状结构,达到低断裂能和弱界面要求;若需要实现适当弱的界面结合且界面须抗氧化性良好,将预加工后的SiC纤维毡预制体进行空烧除碳处理,然后采用化学气相渗透工艺在预制体中沉积氮化硼界面CVIBN;步骤5.基体的制备:采用化...
【专利技术属性】
技术研发人员:成来飞,叶昉,陈乃齐,付志强,许泽水,刘永胜,张立同,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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