一种碳陶复合材料的制备方法技术

技术编号:45937007 阅读:14 留言:0更新日期:2025-07-25 18:00
本发明专利技术涉及陶瓷基复合材料制备技术领域,公开一种碳陶复合材料的制备方法,包括:将含短切碳纤维和陶瓷前驱体纳米颗粒的胶体悬浮液置于超声驻波场中定向排列纤维网络,同步触发溶胶‑凝胶转变实现纤维网络原位固化,经干燥烧结获得复合材料。本发明专利技术通过声场动态排列与凝胶静态固化的时空协同,在液相环境中实现纤维‑基体界面的零应力结合,从根本上避免了传统工艺因热失配导致的微裂纹;结合直流电场内生触发机制,确保大尺寸构件凝胶化的全域一致性,使材料兼具微观结构可编程性与宏观性能稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳陶复合材料的制备方法,属于陶瓷基复合材料制备。


技术介绍

1、在陶瓷基复合材料领域,尤其碳陶复合材料制备中,化学气相渗透(cvi)和聚合物浸渍裂解(pip)长期作为主流工艺,此类技术通常需预先构筑碳纤维预制体,再通过多轮高温循环将陶瓷前驱体强制填充至纤维间隙;当应用于航空制动盘等需承受复杂交变应力的场景时,该先骨架后填充的范式逐渐暴露出深层次矛盾:每轮高温渗透或裂解过程在提升致密度的同时,均对纤维-基体界面施加热冲击,累积性损伤导致材料服役中出现微裂纹萌生甚至分层失效。

2、虽然行业中尝试通过优化预制体编织或降低单次处理温度缓解问题,却始终无法规避两个根本性局限:其一,物理编织工艺难以实现纤维的复杂梯度取向设计,限制了构件在非均匀载荷下的性能优化空间;其二,为补偿低温工艺的致密化不足,反而需增加循环次数,进一步放大界面损伤风险与能耗负担。

3、具体而言,现有技术主要存在三方面瓶颈:1、高温致密化过程与结构完整性保护存在本质冲突,多次热循环诱发不可逆界面损伤;2、纤维预制体的静态物理结构难以适配动态应力场需求,微观本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤b中,通过调控超声驻波场的频率、相位或超声换能器的布局,控制短切碳纤维的排列方向,以实现零度正交、九十度正交或准各向同性中的至少一种纤维取向,或者沿特定函数曲线分布的梯度取向。

3.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤c中,触发胶体悬浮液发生溶胶-凝胶转变的方式为:向胶体悬浮液中引入能够改变其pH值的化学试剂。

4.如权利要求3所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,化学试剂为氨水。...

【技术特征摘要】

1.一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤b中,通过调控超声驻波场的频率、相位或超声换能器的布局,控制短切碳纤维的排列方向,以实现零度正交、九十度正交或准各向同性中的至少一种纤维取向,或者沿特定函数曲线分布的梯度取向。

3.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤c中,触发胶体悬浮液发生溶胶-凝胶转变的方式为:向胶体悬浮液中引入能够改变其ph值的化学试剂。

4.如权利要求3所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,化学试剂为氨水。

5.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤a中,陶瓷基体前驱体纳米颗粒为二氧化硅溶胶或氧化铝溶胶。

6.如权利要求1所述的一种碳陶复合材料的制备方法,其特征在于,步骤a中,短切碳纤维与陶瓷基体前驱体纳米颗粒共同分散于低粘度液态介质中,低粘度液态介质为水或乙醇。

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【专利技术属性】
技术研发人员:李会媛廖文畅
申请(专利权)人:韶山恒升机械工业有限公司
类型:发明
国别省市:

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