以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术属于纤维增强氧化物陶瓷基复合材料领域，具体提供一种使用化学气相沉积法和溶胶‑凝胶法制备的以热解碳(PyC)为界面相的莫来石纤维编织预制体增强氧化铝陶瓷基复合材料及其制备方法。本发明专利技术的以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，包括：基体、增强体以及设置于所述增强体表面的热解碳界面相。其中，所述基体为氧化铝，所述增强体为三维编织莫来石纤维预制体，所述界面相为热解碳(PyC)。所述界面相由在所述莫来石纤维表面沉积的PyC构成。本发明专利技术提供的以PyC为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，可以提高氧化铝陶瓷的断裂韧性，解决传统氧化铝陶瓷材料韧性差、容易发生脆性断裂的问题，同时还可以提高氧化铝陶瓷材料的损伤容限等，材料性能优异，能满足航空航天等领域对材料力学性能的需求。

Mullite fiber reinforced alumina ceramics with pyrolytic carbon as interface phase and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及纤维增强氧化物陶瓷基复合材料领域，具体涉及一种以热解碳(PyC)为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷及其制备方法。
技术介绍
随着高性能航空涡轮发动机的发展，涡轮进口温度不断提高，热端部件温度可达到1600℃以上，工作温度已远远超过高温合金的工作极限。非氧化物连续纤维增强非氧化物陶瓷基复合材料，在高温、含氧气和水分等服役环境下，容易发生氧化失效，甚至带来灾难性破坏。氧化物陶瓷基复合材料耐高温、抗氧化，不会因为氧化失效而形成灾难性断裂，并且该类复合材料成本相对较低，是应用于航空发动机热端部件的最有潜力的备选材料之一，其中氧化铝陶瓷就是其中的佼佼者，但其脆性大的缺点严重限制了它的应用。目前，关于氧化铝陶瓷增韧的方法有很多，纤维增韧就是一种使用较为广泛、效果比较显著的方法。纤维增韧氧化物陶瓷的断裂韧性出众，可以有效改善陶瓷材料的脆性断裂行为。而一般陶瓷表现为脆性断裂，主要就是因为在发生断裂时，材料表面或内部微裂纹尖端产生应力集中，裂纹扩展形成表面能以消耗能量，因而裂纹的扩展极其迅速，往往在瞬间就能使陶瓷材料发生灾难性破坏。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，其特征在于，包括：基体、增强体以及设置于所述增强体表面的界面相；其中，所述基体为氧化铝，所述增强体为三维编织莫来石纤维预制体，所述界面相为热解碳(PyC)；所述界面相由在所述莫来石纤维表面沉积的PyC构成。

【技术特征摘要】
1.一种以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，其特征在于，包括：基体、增强体以及设置于所述增强体表面的界面相；其中，所述基体为氧化铝，所述增强体为三维编织莫来石纤维预制体，所述界面相为热解碳(PyC)；所述界面相由在所述莫来石纤维表面沉积的PyC构成。2.根据权利要求1所述的以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，其特征在于，所述增强体采用体积分数为30%~45%的三维编织莫来石纤维预制体。3.据权利要求2所述的以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷，其特征在于，所述PyC界面相的厚度为0.4~0.5μm。4.一种如权利要求1~3中任一项所述以热解碳为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下工艺步骤：步骤一：制备莫来石纤维增强体采用三维编织工艺将莫来石纤维制备成所需形状的三维莫来石纤维编织物增强体；步骤二：制备PyC界面相采用化学气相沉积法，在化学气相沉积炉中通入PyC先驱体气体，在步骤一中的所述三维莫来石纤维编织物增强体的表面沉积，得到所述PyC界面相，沉积完成，随炉冷却后取出；步骤三：制备氧化铝基体使用溶胶-凝胶法制备高固含量、低粘度的氧化铝溶胶，经过多次循环浸渍-烘干，并最终烧结后，形成以PyC为界面相的莫来石纤维增强氧化铝陶瓷。5.根据权利要求4所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福田，耿广仁，程之强，周长灵，王开宇，杨芳红，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37