The invention relates to a beryllium and hafnium co-doped silicon carbide/boron nitride fiber, a preparation method and application thereof. It includes the following steps: firstly, beryllium and hafnium co-doped silicon carbide/boron nitride precursors are prepared, then melt spinning of precursors and sintering of silicon carbide/boron nitride fibers are carried out. The invention introduces beryllium, hafnium, boron and nitrogen elements in the precursor, and re-introduces N elements in the sintering process. The prepared SiC/BN fibers contain beryllium and hafnium, which have good mechanical properties and excellent high temperature resistance. Especially the SiC/BN fibers have nano-SiC at the interface, and the strength of the prepared SiC/BN fibers is 3.7+0.2 GPa at room temperature, and the elastic modulus is 270+20GPa. The strength retention rate can still reach more than 86% after 100 h treatment in the air at 1100 C. It has a wide range of practical value and application prospects in the field of high performance fibers, such as antenna windows and radomes of electromagnetic wave transmission materials.
【技术实现步骤摘要】
铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维及其制备方法与应用
本专利技术涉及高性能陶瓷纤维
,具体涉及一种铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维及其制备方法与应用。
技术介绍
碳化硅(SiC)纤维是一种高强高模、抗氧化、耐磨、耐腐蚀、比重小等优良性的陶瓷纤维。世界各国先后对制备连续SiC纤维开展了广泛的研究,在航空、机械、化工、航天、武器等高尖端领域具有极为广泛的应用前景。目前,SiC纤维的强度可达3.0±0.4GPa,模量可达200±20GPa,使用温度可达1000℃。由于其室温强度较低及韧性不足而使其应用受到一定限制,为了提高碳化硅材料的强度和韧性,SiC纤维通过不同的界面处理,可适用于不同的聚合物基、金属基、陶瓷基复合材料增强材料的强度和韧性。目前,制备连续SiC纤维的主要方法有4种:先驱体转化法(Polymer-Derived,PD)、化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)、活性碳纤维转化法和超微细粉高温烧结法,其中,只有先驱体转化法(PD)和化学气相沉积法(CVD)实现了商品化制备。活性碳纤维转化法,所得纤维的强度和模量均不高;超细微粉烧结法制备的纤维大量富碳、丝径较粗、强度较低,抗氧化性较差。CVD法是以连续的碳纤维和甲基硅烷类化合物为原料,在氮气流下于灼热的芯丝表面上反应,裂解为SiC并沉积在芯丝上而制得。CVD法制备的连续SiC纤维直径较粗(>100μm),主要以单丝形式增强金属基材料。PD法是目前制备细直径连续SiC纤维的主要方法,已实现工业化生产,其工艺路线包括先驱体的合成、先驱体的熔融纺丝、将可溶可熔的原 ...
【技术保护点】
1.一种铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:将乙酰丙酮铍、四氯化铪和聚硼硅氮烷在反应釜中混合,然后注入聚二甲基硅烷并均匀覆盖在乙酰丙酮铍、四氯化铪和聚硼硅氮烷的混合物表面,加热后保温,得到粗料;将所述粗料经二甲苯溶解、过滤、减压蒸馏,得到铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体细料;S2:将所述铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体细料置于熔融纺丝筒中,在惰性气氛下加热至熔融状态,随后加压,熔体流经过滤网、喷丝板流出,得到铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体纤维束;之后进行不熔化处理,得到交联纤维;S3:将所述交联纤维进行烧结,得到所述铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维。
【技术特征摘要】
1.一种铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:将乙酰丙酮铍、四氯化铪和聚硼硅氮烷在反应釜中混合,然后注入聚二甲基硅烷并均匀覆盖在乙酰丙酮铍、四氯化铪和聚硼硅氮烷的混合物表面,加热后保温,得到粗料;将所述粗料经二甲苯溶解、过滤、减压蒸馏,得到铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体细料;S2:将所述铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体细料置于熔融纺丝筒中,在惰性气氛下加热至熔融状态,随后加压,熔体流经过滤网、喷丝板流出,得到铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼先驱体纤维束;之后进行不熔化处理,得到交联纤维;S3:将所述交联纤维进行烧结,得到所述铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维。2.根据权利要求1所述的铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维的制备方法,其特征在于:所述S1中:所述乙酰丙酮铍、所述四氯化铪和所述聚硼硅氮烷的质量比为(1~4.5):100:15。3.根据权利要求2所述的铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维的制备方法,其特征在于:所述S1中:所述乙酰丙酮铍和所述四氯化铪的纯度大于99%;所述聚硼硅氮烷的纯度大于99%,软化点为70±5℃。4.根据权利要求1所述的铍、铪共掺杂的碳化硅/氮化硼纤维的制备方法,其特征在于:所述S1中:所述加热的升温速率为20℃/min,所述保温的温度为180℃,保温的时间为2h;...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴宝林,侯振华,
申请(专利权)人:江西嘉捷信达新材料科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江西,36
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