反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法。首先采用单晶碳化硅纳米纤维为原料，制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维；然后将含有纳米碳黑/碳化硅颗粒的乙醇/水悬浮液与SiC纳米纤维浸渍或搅拌分散；采用真空抽滤或滚压的方式制备SiCnf预制体：将上述沉积了界面层纳米纤维预制体放置在成型模具中，进一步加压成型，经高温排胶获得高致密SiCnf预制体，再进行反应熔渗。与原位生长SiC纳米线/纤维(SiCnf)增强的SiC陶瓷基复合材料相比，本发明专利技术SiCnf与基体的界面涂层制备容易、SiCnf的体积含量大、致密度高。

Preparation of SiC nanofibers/SiC ceramic matrix composites by reactive sintering

【技术实现步骤摘要】
反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法
本专利技术涉及碳化硅复合材料的制备方法，尤其是涉及一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法。
技术介绍
陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差，限制了其在热结构材料领域的应用。通常在陶瓷中引入纤维/晶须增强体提高陶瓷韧性。特别是连续SiC陶瓷纤维增强增韧SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiCCMC)不仅保留了SiC陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点，SiCf/SiC陶瓷基复合材料还具有低密度、高温性能稳定、低氚渗透率和优异的辐照稳定性，且具有类似金属的断裂行为，抗外部冲击载荷性能强，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏，是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型复合材料，使其成为飞行器热防护系统、航空发动机、火箭发动机、高性能制动以及核聚变反应堆等先进核能等领域高温热结构部件的关键材料，具有广泛的应用前景。要获得高强度高韧性的SiCf/SiC复合材料离不开高强度的SiC陶瓷纤维和先进的CMC陶瓷复合烧结工艺。近几年，新型纤维材料的研发得到快速发展，特别是碳纳米管纤维、碳化硅纳米线/纳米纤维、氮化硼纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：首先采用单晶碳化硅纳米纤维为原料，制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维；然后将含有纳米碳黑/碳化硅颗粒的乙醇悬浮液与SiC纳米纤维浸渍或搅拌分散，采用真空抽滤或滚压成型的方式制备SiCnf预制体：将SiCnf预制体放置在成型模具中加压成型，经高温除胶最后进行硅熔渗反应。

【技术特征摘要】
1.一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：首先采用单晶碳化硅纳米纤维为原料，制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维；然后将含有纳米碳黑/碳化硅颗粒的乙醇悬浮液与SiC纳米纤维浸渍或搅拌分散，采用真空抽滤或滚压成型的方式制备SiCnf预制体：将SiCnf预制体放置在成型模具中加压成型，经高温除胶最后进行硅熔渗反应。2.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述的制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维，具体为：S1、制备BN涂层的SiC纳米纤维：S11、将硼酸和尿素溶解在乙醇和去离子水的混合物中，其中硼酸和尿素的质量比为1-2:3，乙醇和去离子水的体积比为3-1:1，并加热配置获得硼酸和尿素混合饱和溶液；S12、将SiC纳米纤维原料浸入装硼酸和尿素混合饱和溶液中，浸渍后取出烘干，获得具有包覆层的SiC纳米纤维；S13、将涂覆的SiC纳米纤维放入管式炉中，在温度900-1200℃和氮气氛中进行氮化反应，保温1-2h，获得包覆BN涂层的SiC纳米纤维；S2、制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维：将包覆BN涂层的SiC纳米纤维浸入盛有酚醛树脂酒精溶液中，其中酚醛树脂和酒精溶液的质量比为1:3-5，然后取出并干燥，然后放在管式炉中，烧结最高温度600-800℃，保温1-2h，进行碳化裂解在表面形成碳包覆，获得包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)。3.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述的真空抽滤SiCnf预制体的制备工艺，具体如下：步骤1)将包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)与纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体一起在水中均匀分散，获得悬浮液，其中纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体、包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，刘东旭，侯红臣，郑旭鹏，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33