一种纤维束内原位反应SiC复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于纤维增韧陶瓷基复合材料的制备技术，涉及一种纤维束内原位反应SiC复合材料的制备方法；本发明专利技术所采用的高残炭聚碳硅烷陶瓷收率较高，均超过65％，热解后形成的基体SiC中元素C/Si化学计量比分别为5：1和1：1；将SiC粉和硅粉均匀分散于高残炭聚碳硅烷中，进一步提高前驱体的高温陶瓷收率，促进硅元素和碳元素在纤维束内原位反应；采用石墨工装对单向纤维束进行浸渍，在浸渍过程中纤维束所处的环境基本一致，保证浸渍的均匀性；通过硅碳原位反应和浸渍裂解工艺，以单向纤维束为增强体，经过浸渍烧结制得。通过液态聚碳硅烷进行第二次浸渍，形成SiC陶瓷，提高材料致密化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维束内原位反应SiC复合材料的制备方法
本专利技术属于纤维增韧陶瓷基复合材料的制备技术，涉及一种纤维束内原位反应SiC复合材料的制备方法。
技术介绍
随着航空发动机单位推力的提高，发动机燃烧室出口温度有较大幅度的提升，对燃烧室、涡轮以及叶片等热端部件的材料提出了更高的要求，传统镍基高温合金已经难以满足设计工况的使用要求。纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有低密度、耐高温、抗氧化、抗蠕变等优异性能，在减轻构件种类和减少空气用量的同时，长期服役温度可比镍基高温合金提高200℃以上，因此已经成为最有潜力的热结构材料之一。SiC复合材料基体的制备工艺主要有三种：聚合物浸渍裂解工艺(PIP)、化学气相渗透工艺(CVI)和熔渗工艺(MI)。与PIP工艺和CVI工艺相比，采用MI工艺制备的SiC基体具有更低的气孔率(≤6％)和更高的密度，同时该工艺具有周期短、可工程化生产的优势。因此MI工艺，已经成为航空发动机用SiCf/SiC复合材料制备的主流工艺。熔渗工艺是先将SiC纤维编织成纤维布，然后在纤维布表面沉积界面层，通过铺层、热压、碳化等步骤制备碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维束内原位反应SiC陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体操作步骤如下：/n步骤一、料浆配制：将高残炭聚碳硅烷、SiC粉体和硅粉均匀混合，采用球磨的方法混合2～4小时得到混合均匀的液态前驱体料浆，高残炭聚碳硅烷、SiC粉体、硅粉的重量比为2～10：1：1～5；/n步骤二、纤维除上浆剂：将纤维放置在在马弗炉中，在空气气氛条件下，400～500℃处理1～4小时；/n步骤三、界面层沉积：在纤维束表面先沉积热解碳(PyC)界面层，然后沉积SiC界面层，两种界面层厚度范围均在200nm～600nm；/n步骤四、料浆浸渍：将沉积的纤维束裁成15cm±2cm的长段，均匀摆放于石墨工装的...

【技术特征摘要】
1.一种纤维束内原位反应SiC陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体操作步骤如下：
步骤一、料浆配制：将高残炭聚碳硅烷、SiC粉体和硅粉均匀混合，采用球磨的方法混合2～4小时得到混合均匀的液态前驱体料浆，高残炭聚碳硅烷、SiC粉体、硅粉的重量比为2～10：1：1～5；
步骤二、纤维除上浆剂：将纤维放置在在马弗炉中，在空气气氛条件下，400～500℃处理1～4小时；
步骤三、界面层沉积：在纤维束表面先沉积热解碳(PyC)界面层，然后沉积SiC界面层，两种界面层厚度范围均在200nm～600nm；
步骤四、料浆浸渍：将沉积的纤维束裁成15cm±2cm的长段，均匀摆放于石墨工装的开槽中，将配制的料浆倒入，纤维完全浸渍于料浆中，放入真空烘箱，抽真空浸渍2～5小时，得到纤维前驱体料浆；
步骤五、真空热压：将浸渍后的纤维束从料浆中取出，置于真空袋中抽真空，180～200℃处理3～6小时；
步骤六、氩气气氛处理：将热压后的纤维束置于刚玉管中热解，热解气氛为氩气，温度为1000～1200℃，保温时间0.5～2小时，确保树脂热解充分；
步骤七、液态聚碳硅烷浸渍：将热解后的纤维束置于石墨工装的开槽中，加入液态聚碳硅烷，真空浸渍1～2小时；
步骤八、氩气气氛烧结：将热解纤维束置于刚玉管中热解，热解气氛为氩气，温度为1500～1600℃，保温时...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓旭，焦健，姜卓钰，齐哲，高晔，杨金华，杨瑞，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11