【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天飞行器热防护材料，具体涉及一种氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、高超声速飞行器在飞行过程中会承受高温、高压、强冲刷、高热流等热载荷的作用，为保证飞行器结构材料的正常工作，需要采用耐高温热防护材料对航天飞行器进行防护。根据力热环境差异，飞行器的不同部位通常采用不同的防护材料，其中头锥、翼前缘等气动加热较为严重的部位一般采用陶瓷基复合材料进行热防护。
2、石英纤维化学稳定性好、抗热震、耐烧蚀、易于编织且介电性能优异，在航天透波材料领域具有较大应用前景。石英纤维增强石英基(sio2f/sio2)复合材料具有强度高、耐高温、抗热震、电性能好等优点，另外由于材料中sio2的质量分数高(≥99.9％)，熔融后的粘度大，具有很好的烧蚀性能，力、热、电综合性能优异，是目前国内外最为成熟、应用最为广泛的陶瓷基透波复合材料。然而，石英纤维是一种玻璃态材料，处于热力学不稳定状态，在高温下易析出方石英相。析出的方石英在温度涨落过程中存在着较大的体积效应，导致纤维脆化、致使复合材料的力学性能大幅下降，严重制约了sio2f/sio2复合材料在高温下的使用。
3、连续氧化铝纤维是一种高温性能优于石英纤维、玻璃纤维的新型高性能氧化物陶瓷纤维，具有优异的抗蠕变性和抗热震性。连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料具有强度高、耐温性能和抗氧化性能优异的特点，力学性能和耐温性能与sio2f/sio2体系相比优势明显，是理想的高温承载材料之一。然而氧化铝纤维线膨胀系数大、耐烧蚀性能差，且与石英纤维相比
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料及其制备方法，将氧化铝纤维-石英纤维混杂层作为芯层，石英层作为表层，在避免石英纤维高温条件下力学性能下降的同时，解决了氧化铝纤维耐烧蚀性能差、密度相对较高的问题，在高超声速飞行器承载-防热部件领域具有广泛的应用前景。
2、为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供一种氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，包括增强材料和陶瓷基体；所述增强材料包括芯层织物和设于所述芯层织物的上、下表面的表层织物；所述芯层织物为氧化铝纤维-石英纤维混编织物；所述表层织物为石英纤维织物；所述陶瓷基体为二氧化硅。
3、优选地，所述芯层织物中，氧化铝纤维与石英纤维的质量比为1:0.5-4。
4、优选地，所述芯层织物与上、下表面的所述表层织物的总的体积比为1:0.5-5。
5、优选地，所述芯层织物为氧化铝纤维束与石英纤维束混合得到的混杂纤维织造的氧化铝-石英混编布、氧化铝纤维与石英纤维织造的氧化铝-石英混编布、氧化铝布与石英布的组合中的一种或几种经叠加针刺得到的织物。
6、优选地，所述表层织物与所述芯层织物之间通过针刺缝合连接。
7、本专利技术的第二方面提供一种上述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料的制备方法，包括：
8、s1.制备所述增强材料；
9、s2.将所述增强材料浸渍硅溶胶；
10、s3.将浸渍硅溶胶后的增强材料进行干燥固化，得到氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料坯体；
11、s4.将所述氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料坯体烧结，得到所述氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料。
12、优选地，步骤s2具体包括以下步骤：将所述增强材料置于真空浸渍装置中，对真空浸渍装置抽真空，然后吸入密度为1.1～1.5g/cm3的硅溶胶，保持真空条件2-24h；
13、步骤s3中，所述固化的温度为100-250℃，所述固化的时间为24-100h；
14、步骤s4中，所述烧结的气氛为氮气、氨气、氩气中的一种或多种的混合，或真空环境，所述烧结的温度为300-900℃，所述烧结的时间为1-3h。
15、优选地，还包括在步骤s2之前，去除所述增强材料上的浸润剂；
16、去除所述增强材料上的浸润剂具体包括以下步骤：将所述增强材料置于密闭容器中，对容器抽真空，然后将清洗溶剂吸入，并浸没所述增强材料，于20-100℃、0-5mpa的条件下处理4-20h，然后将处理后的增强材料于20-200℃下烘干10-25h。
17、优选地，还包括在步骤s4之后，重复进行步骤s2、s3、s4 5-10次，进行复合材料循环致密化；
18、还包括：在所述复合材料循环致密化的过程中，进行3-5次加工，使加工后的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料表层为石英纤维/石英基复合材料层。
19、优选地，还包括在进行复合材料循环致密化后，对得到的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料进行表面封孔，所述表面封孔采用石英粉或石英-石英复合材料粉末中的一种或两种的混合物与硅溶胶按照质量比1：(0.2～5)的混合物。
20、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
21、本专利技术的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，在芯层使用氧化铝纤维-石英纤维混编织物，使复合材料在高温环境下既具有石英纤维/石英基体复合材料耐烧蚀、防热性能好、辐射系数低等特点，又具有氧化铝纤维优异的高温力学性能；在表层使用石英纤维织物，可以充分发挥石英纤维/石英基体复合材料耐烧蚀的特点，保证烧蚀条件下氧化铝纤维的完整性，使复合材料具有较高的强度保留率，并且，与氧化铝纤维/石英基体复合材料相比，表层采用石英纤维织物可以显著降低复合材料的密度和制备成本。
22、本专利技术的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，在避免石英纤维高温条件下力学性能下降的同时，解决了氧化铝纤维耐烧蚀性能差、密度相对较高的问题，是一种综合性能优异的承载-防热一体化材料，在高超声速飞行器承载-防热部件领域具有广泛的应用前景。
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1.一种氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的氧化铝-石英混编织物增强陶瓷基复合材料，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的氧化铝-石英混编织物增强...
【专利技术属性】
技术研发人员：董和谦，刘江，任伟敏，柴笑笑，侯铮铮，李松，石广兴，容治军，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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