【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳纤维增强陶瓷基复合材料，尤其涉及一种具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、飞行器翼舵等结构对于轻量化要求越来越高，为了制备出轻量化夹层结构，对于其夹层面板厚度的要求也越来越薄，并且要求具有良好的强度和模量等力学性能；另外，飞行器高速飞行过程中，翼舵等结构将承受较大的热应力，为了降低其热应力，对于其热疏导能力也提出了较高的要求。
2、2.5d结构是指相邻两层经向纤维相互交换位置时引入纬向纤维形成的一种整体结构。2.5d编织纤维增强复合材料，除保持复合材料层合结构的优点外，还较好地消除了铺层复合材料因层间薄弱所导致的层间强度低及抗损伤能力差等缺点，很大程度上改善了复合材料的性能，使其具有更优良的可设计性。
3、纤维展宽可将单根纤维延展至非常薄，采用展宽纤维带编织得到的2.5d结构薄壁预制体单位厚度具有更多层数，因此具有更稳定均匀的力学性能；并且，在具备其2.5d结构优势的同时，相对于针刺结构碳纤维预制体与缝合结构碳纤维预制体，其表面更为光滑，特别适合薄壁陶瓷基复合材料的制备。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)制备pan(聚丙烯腈)基纤维展宽带与中间
5、(2)采用化学气相沉积法(cvi)在薄壁预制体的纤维表面沉积热解碳界面层，并进行高温石墨化处理；
6、(3)采用cvi与前驱体浸渍裂解法(pip)对高温石墨化处理后的沉碳薄壁预制体进行sic陶瓷基体致密化，得到具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料。
7、优选地，所述薄壁预制体采用pan基纤维展宽带与中间相沥青基纤维展宽带，结合2.5d编织技术制备得到。
8、优选地，所述中间相沥青基纤维的展宽宽度为10～20mm。
9、优选地，所述pan基纤维采用t系列纤维，展宽宽度为10～30mm。
10、优选地，所述薄壁预制体采用2.5d编织结构。
11、优选地，所述薄壁预制体的高温预热处理的温度为1800～2000℃，保温时间为2～3h；高温预热处理的目的是去除预制体内部有机物。
12、优选地，采用cvi的方法在薄壁预制体的纤维表面沉积热解碳界面层，所用碳源为丙烯，载气为氮气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间随沉积热解碳后的薄壁预制体的密度而定。
13、优选地，所述沉积热解碳后的薄壁预制体的密度为0.9～1.1g/cm3。
14、优选地，所述高温石墨化处理的温度为2400～3200℃。
15、优选地，步骤(3)中，采用cvi对高温石墨化处理后的沉碳薄壁预制体进行sic陶瓷基体致密化简称为cvi-sic工艺，所述cvi-sic工艺沉积采用三氯甲基硅烷mts(ch3sicl3)为反应气，h2气为载气，ar气为稀释气体，沉积温度为1000～1100℃，反应气体流量为50～100g/min，h2流量为0.15～0.25m3/h，ar气流量为0.2～0.4m3/h。
16、优选地，cvi-sic工艺的沉积时间为80～100h。
17、优选地，步骤(3)中，采用pip对高温石墨化处理后的沉碳薄壁预制体进行sic陶瓷基体致密化简称为pip-sic工艺，pip包含浸渍、固化和高温裂解，pip-sic工艺采用液态聚碳硅烷作为陶瓷前驱体，所述浸渍的温度为10～100℃，浸渍压力为0.5～2mpa，浸渍时间为0.5～2h；所述固化的温度为100～350℃，固化压力为0.5～2mpa，固化时间为0.5～2h；所述高温裂解的温度为900～1200℃，裂解时间为2～4h。pip次数根据具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的密度而定。
18、优选地，所述具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的密度为1.9～2.0g/cm3。
19、第二方面，本专利技术提供一种采用上述方法制备的具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料。
20、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
21、本专利技术制备得到的具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料，不仅厚度薄(≤1mm)，而其具有良好的强度和模量等力学性能，同时还具有良好的热疏导能力，能够大幅度降低飞行器高速飞行过程中的热应力。
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1.一种具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述PAN基纤维展宽带与中间相沥青基纤维展宽带混编薄壁预制体，采用PAN基纤维展宽带与中间相沥青基纤维展宽带，结合2.5D编织技术制备得到。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在进行步骤(2)前对所述薄壁预制体进行高温预热处理，所述高温预热处理的温度为1800～2000℃，保温时间为2～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述化学气相沉积法采用的碳源为丙烯，载气为氮气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间随沉积热解碳后的薄壁预制体的密度而定；所述沉积热解碳后的薄壁预制体密度为0.9～1.1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述高温石墨化处理的温度为2400～3200℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述化学气相沉积法的沉积工艺采用三氯甲基硅烷为反应气，H2气为载气，Ar气为稀释气体
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述化学气相沉积法的沉积时间为80～100h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述前驱体浸渍裂解法包含浸渍、固化和高温裂解，采用液态聚碳硅烷作为陶瓷前驱体，所述浸渍的温度为10～100℃，浸渍压力为0.5～2MPa，浸渍时间为0.5～2h；所述固化的温度为100～350℃，固化压力为0.5～2MPa，固化时间为0.5～2h；所述高温裂解的温度为900～1200℃，裂解时间为2～4h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)得到的具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的密度为1.9～2.0g/cm3。
10.根据权利要求1～9中任一项所述方法制备的具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种具有热疏导功能的薄壁陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述pan基纤维展宽带与中间相沥青基纤维展宽带混编薄壁预制体，采用pan基纤维展宽带与中间相沥青基纤维展宽带，结合2.5d编织技术制备得到。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在进行步骤(2)前对所述薄壁预制体进行高温预热处理，所述高温预热处理的温度为1800～2000℃，保温时间为2～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述化学气相沉积法采用的碳源为丙烯，载气为氮气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间随沉积热解碳后的薄壁预制体的密度而定；所述沉积热解碳后的薄壁预制体密度为0.9～1.1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述高温石墨化处理的温度为2400～3200℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述化学气相沉积法的沉积工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯士杰，张宝鹏，杨良伟，陈昊然，李晓东，刘伟，于新民，刘俊鹏，孙同臣，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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