一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法，将连续炭纤维制备成纤维预制体，其纤维体积分数≥40％，通过化学气相渗透(CVI)工艺在纤维束丝表面制备热解碳界面层并进行高温处理，采用化学气相渗透工艺(CVI)在界面相表面沉积13～18％体积分数的碳化硅，使用浆料渗透结合反应熔体渗透工艺(RMI)迅速制备多相陶瓷基体，最后通过化学气相沉积(CVD)工艺制备碳化硅涂层进行表面封填。优点：(1)大幅度降低了现有陶瓷基复合材料的线膨胀系数，由本方法制备的陶瓷基复合材料线膨胀系数接近于零(小于1×10

A preparation method of C / SiC structure material with near zero expansion property

【技术实现步骤摘要】
一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法
本专利技术属于陶瓷基复合材料的制备领域，涉及一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法。具体是使用连续炭纤维束丝进行预制体的制备，通过化学气相渗透工艺在纤维束丝表面制备界面相，采用化学气相渗透工艺在界面相外表面沉积一定含量的碳化硅，使用浆料渗透结合反应熔体渗透工艺快速制备硅化物陶瓷基体，最后通过化学气相沉积工艺制备碳化硅涂层。本方法大幅度降低了现有陶瓷基复合材料的线膨胀系数，由本方法制备的C/SiC结构材料线膨胀系数接近于零(小于1×10-7/K)。
技术介绍
随着科学技术的迅猛发展，人类探索宇宙的步伐越来越远，宇宙探索的新发现不断地刷新人类的认知，世界各国特别是发达国家均不遗余力地发展科学探索卫星，开展空间观测的关键技术研究。我国于2010年批准的空间科学战略性先导专项明确了我国空间天文学未来15～20年的发展方向，对高能量分辨率和高空间分辨率的空间天文观测技术和高精度对地观测技术提出了明确需求。要实现这些远距离超高精度的观测要求，作为光学元件的搭载平台即空间光机结构必须实现超静、超稳，在空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法，其特征在于：采用具有裂纹的硅化物陶瓷基体与碳纤维进行复合，具体步骤如下：/n步骤1、碳纤维预制体的制备：将连续碳纤维束丝编织成平纹碳纤维布，再按设计的层数将平纹碳纤维布逐层铺置，用连续碳纤维沿厚度方向缝合，获得纤维体积分数≥40％的碳纤维预制体；/n步骤2、化学气相渗透法沉积热解碳界面层：将碳纤维预制体置于高温真空炉中，压力<300Pa，升温至850℃，通入氩气和丙烯，保温65～200h，在纤维束表面获得150～500nm厚度的热解碳界面层；所述氩气流量为3L/min；所述丙烯流量为3L/min；/n步骤3、界面层高温处理：将完成界面层...

【技术特征摘要】
1.一种近零膨胀特性的C/SiC结构材料的制备方法，其特征在于：采用具有裂纹的硅化物陶瓷基体与碳纤维进行复合，具体步骤如下：
步骤1、碳纤维预制体的制备：将连续碳纤维束丝编织成平纹碳纤维布，再按设计的层数将平纹碳纤维布逐层铺置，用连续碳纤维沿厚度方向缝合，获得纤维体积分数≥40％的碳纤维预制体；
步骤2、化学气相渗透法沉积热解碳界面层：将碳纤维预制体置于高温真空炉中，压力<300Pa，升温至850℃，通入氩气和丙烯，保温65～200h，在纤维束表面获得150～500nm厚度的热解碳界面层；所述氩气流量为3L/min；所述丙烯流量为3L/min；
步骤3、界面层高温处理：将完成界面层沉积的碳纤维预制体进行高温处理，抽真空至压力<300Pa，高温处理温度为1200～1300℃，保温时间1～2h；
步骤4、化学气相渗透法沉积碳化硅基体：将步骤3处理后的预制体放至沉积炉中，抽真空至压力<300Pa，升温至1000～1100℃，通入氩气、氢气和一甲基三氯硅烷MTS，MTS发生化学反应生成碳化硅基体；保温70～80h，使MTS在沉积炉内连续反应生成纳米晶的碳化硅基体；所述氩气流量为3.5L/min；所述氢气流量为5L/min；所述H2与MTS的摩尔质量比为10:1；
通过多次沉积控制碳化硅基体的含量，使材料的体积密度控制在1.3～1.5g/cm3，开气孔率为20％～30％，碳化硅基体的体积分数为13％～18％；
步骤5、浆料渗透结合反应熔体渗透工艺制备多相陶瓷基体：在羧甲基纤维素钠和聚乙烯亚胺为分散剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓孟，赵东林，陈超，殷小玮，党潇琳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61