A preparation method of SiC nanowire reinforced C/C SiC ZrC ceramic matrix composites is introduced. Biomass carbon source, silica sol and mineralizer are added into water to obtain the mixed solution. Carbon fibers are impregnated in the mixed solution, dried, microwave hydrothermal reaction is carried out, and then calcined in argon atmosphere to obtain porous SiC nanowire reinforced C/C preform. Zirconium source, silica source and biomass carbon source are used. The porous SiC nanowires reinforced C/C composites were impregnated in the mixture, dried, and then calcined in argon atmosphere by microwave hydrothermal reaction. The invention has the advantages of simple process, green environmental protection, short preparation period and high densification degree. Meanwhile, the SiC nanowires in the prepared composite material are formed in situ inside the material, thereby greatly improving the toughness and strength of the material and enhancing the high temperature resistance of the material.
【技术实现步骤摘要】
一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法
本专利技术属于超高温陶瓷基复合材料的制备
,涉及一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法。
技术介绍
超高温陶瓷基复合材料具有高熔点、密度小、化学性能稳定、硬度高、耐磨性能好和导热系数高等特点,同时其具有高温抗烧蚀、抗氧化性能等特点,因此其在航空航天领域中具有广泛的应用前景例如其可以应用在超高音速飞机机翼的前缘、发动机的吼衬、尾喷管等领域,同时其还可以应用于热防护系统中。SiC纳米线优异的力学性能,以及SiC纳米线在增强基体时表现出的优异增韧效果目前,制备SiC纳米线有很多的报道,主要集中在SiC纳米线的制备方法的不同以及前驱体的不同,SiC纳米线的制备方法主要有:化学气相沉积、碳纳米管模板生长法、碳热还原法、高频感应加热法等。Yi-chengGE,等采用化学气相沉积(CVD)技术在无催化剂的C/C复合材料表面制备SiC纳米线,CH3SiCl3作为前驱体,其中H2作为载体和稀释气体。在沉积区域中在0.5-11.0kPa的压力下选择CVD温度在1000-1100℃的范围内。沉积时间选择为1-3小时。但该方法制备SiC纳米线存在设备要求高,周期长,成本高,密度低。申请号:CN102951919公开了一种原位制备碳化硅纳米线的方法,该方法将碳纤维预制体放入聚碳硅烷二甲苯溶液中,高温裂解制备了碳化硅纳米线。然而,二甲苯溶液易燃、且具有毒性,长期使用对人体产生较大伤害。申请号:CN201710325075.0公开了一种溶胶凝胶法原位合成碳化硅纳米线,并利用反应熔渗法制 ...
【技术保护点】
1.一种SiC纳米线增强C/C‑SiC‑ZrC陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将生物质碳源、硅溶胶和矿化剂加入水中,配制成混合液;2)将碳纤维于混合液浸渍后,干燥,然后通过微波水热反应,得到多孔C/C‑SiO2预制体;3)将得到的多孔的C/C‑SiO2预制体放在氩气气氛下热处理,得到SiC增强的C/C预制体;4)将锆源、硅源、生物质碳源和矿化剂加入到去离子水中,得到混合物;5)将SiC增强的C/C预制体放入混合物中,然后进行微波水热反应,干燥,过水热共沉积得到C/C‑SiO2‑ZrO2陶瓷基复合材料;6)将C/C‑SiO2‑ZrO2陶瓷基复合材料重复步骤5)多次,然后在氩气气氛中煅烧,得到SiC纳米线增强C/C‑SiC‑ZrC陶瓷基复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将生物质碳源、硅溶胶和矿化剂加入水中,配制成混合液;2)将碳纤维于混合液浸渍后,干燥,然后通过微波水热反应,得到多孔C/C-SiO2预制体;3)将得到的多孔的C/C-SiO2预制体放在氩气气氛下热处理,得到SiC增强的C/C预制体;4)将锆源、硅源、生物质碳源和矿化剂加入到去离子水中,得到混合物;5)将SiC增强的C/C预制体放入混合物中,然后进行微波水热反应,干燥,过水热共沉积得到C/C-SiO2-ZrO2陶瓷基复合材料;6)将C/C-SiO2-ZrO2陶瓷基复合材料重复步骤5)多次,然后在氩气气氛中煅烧,得到SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤1)和步骤4)中生物质碳源均为葡萄糖或蔗糖,硅源均为硅溶胶,矿化剂均为尿素。3.根据权利要求1所述的一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中生物质碳源中C、硅溶胶中Si与矿化剂的摩尔比均为1:(1~2):(1~2)。4.根据权利要求1所述的一种SiC纳米线增强C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:欧阳海波,刘雪,李翠艳,黎桂标,黄剑锋,曹丽云,费杰,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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