三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料，包括三维碳纤维预制件和硅酸钇，硅酸钇为Y2Si2O7和Y2SiO5的混合晶相、Y2Si2O7晶相或Y2SiO5晶相，硅酸钇均匀填充于三维碳纤维预制件的孔隙中，三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料的孔隙率为9%～14%。制备方法包括：（1）制备Y2O3‑SiO2复合溶胶；（2）浸渍；（3）干燥；（4）热处理；（5）重复步骤（2）～（4）的浸渍－干燥－热处理过程。该三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料具有低孔隙率、高致密度、耐高温、抗氧化和力学性能优良等优点，该制备方法制备效率高，且显著提高了所制备的复合材料的致密度和力学性能。

Three dimensional carbon fiber preform reinforced yttrium silicate composite and its preparation method

The invention discloses a three-dimensional carbon fiber preform reinforced yttrium silicate composite materials, including three-dimensional carbon fiber preform and yttrium silicate, yttrium silicate mixed crystal Y2Si2O7 and Y2SiO5 phase, Y2Si2O7 phase or Y2SiO5 phase yttrium silicate is uniformly filled with three-dimensional carbon fiber preform pore, three dimensional carbon fiber preform reinforced yttrium silicate composite porosity of 9% ~ 14%. The preparation method comprises: (1) preparation of Y2O3 SiO2 composite sol; impregnation; (2) (3) (4) drying; heat treatment; (5) repeat steps (2) ~ (4) dipping drying process of heat treatment. The three-dimensional carbon fiber preform reinforced yttrium silicate composite has the advantages of low porosity, high density, high temperature resistance, excellent oxidation resistance and excellent mechanical properties. The preparation method has high preparation efficiency and significantly improves the density and mechanical properties of the prepared composites.

【技术实现步骤摘要】
三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料及其制备方法
本专利技术涉及耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料
，尤其涉及一种三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料及其制备方法。
技术介绍
硅酸钇是由Y2O3和SiO2组成的具有多晶相结构的一种材料，主要有三种晶相结构，即Y2SiO5、Y2Si2O7和Y4Si3O12，其中以前两种最为常见。除了可用作光学基质材料和介电材料之外，硅酸钇还是一种优异的耐高温陶瓷材料，它的主要晶型Y2SiO5、Y2Si2O7和Y4Si3O12的熔点分别为1980℃、1775℃和1950℃。在具有高熔点的同时，硅酸钇还具有低热导率、低弹性模量、低氧气渗透率、低高温挥发率、高化学稳定性等一系列优异的理化特性，使其成为高温抗氧化陶瓷涂层的最佳候选材料之一，已经得到广泛深入的研究。然而，作为单体陶瓷而言，硅酸钇的强度和韧性都很低，Y2Si2O7陶瓷的弯曲强度只有135MPa，断裂韧性只有2.12MPa·m1/2，Y2SiO5陶瓷的弯曲强度只有116MPa，断裂韧性只有1.85MPa·m1/2。如此低的强度和韧性导致硅酸钇单体陶瓷很难作为结构陶瓷获得实际应用，特别是在具有较大机械载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料，包括三维碳纤维预制件和硅酸钇，其特征在于，所述硅酸钇为Y2Si2O7和Y2SiO5的混合晶相、Y2Si2O7晶相或Y2SiO5晶相，所述硅酸钇均匀填充于所述三维碳纤维预制件的孔隙中，所述三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料的孔隙率为9%～14%。

【技术特征摘要】
1.一种三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料，包括三维碳纤维预制件和硅酸钇，其特征在于，所述硅酸钇为Y2Si2O7和Y2SiO5的混合晶相、Y2Si2O7晶相或Y2SiO5晶相，所述硅酸钇均匀填充于所述三维碳纤维预制件的孔隙中，所述三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料的孔隙率为9%～14%。2.根据权利要求1所述的三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料，其特征在于，所述三维碳纤维预制件为碳纤维布叠层缝合得到的三维碳纤维预制件、碳纤维布与网胎交替叠层针刺得到的三维碳纤维预制件、三维五向编织结构的三维碳纤维预制件、二维半编织结构的三维碳纤维预制件、三维四向编织结构的三维碳纤维预制件中的一种或多种；所述三维碳纤维预制件中碳纤维的体积分数为25%～55%。3.一种三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备Y2O3-SiO2复合溶胶：将Y2O3溶胶和SiO2溶胶混合，加入稳定剂，得到Y2O3-SiO2复合溶胶；（2）浸渍：将三维碳纤维预制件置于容器中，抽真空后吸入步骤（1）所得的Y2O3-SiO2复合溶胶，进行真空浸渍，使所述Y2O3-SiO2复合溶胶填充在三维碳纤维预制件中；（3）干燥：将三维碳纤维预制件取出干燥，以去除Y2O3-SiO2复合溶胶中的溶剂；（4）热处理：在惰性气氛保护下进行热处理，得到三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料中间体；（5）重复步骤（2）～（4）的浸渍－干燥－热处理过程，直至三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料中间体相比于上一次浸渍－干燥－热处理过程增重低于1%，得到三维碳纤维预制件增强硅酸钇复合材料。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马青松，曾宽宏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43