一种二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法技术

一种二维纤维布增强氮化硅?碳化硅陶瓷基复合材料，其特征在于是以碳化硅和氮化硅的混合陶瓷作为基体，以碳纤维布或碳化硅纤维布作为增强材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，该复合材料的特征在于基体为氮化硅和碳化硅的混合陶瓷，增强材料为碳纤维布或碳化硅纤维布，增强材料的体积分数为30～45％。制备方法是通过将硅粉与碳化硅粉加水和粘合剂制成泥浆，预处理后的二维纤维布在浆料中浸渍一段时间，吸浆后缠绕到模具上，烘干，然后氮化处理，最后致密化复合材料便获得该复合材料。该工艺方法制备成本低，周期短。通过这种工艺方法获得的二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料具有热膨胀系数低，抗热震性能优良，强度和密度高的优点。【专利说明】
本专利技术涉及一种陶瓷基复合材料及其制备方法，特别是涉及。
技术介绍
氮化硅陶瓷热膨胀系数(CTE)为2.5~3.0 X 10_6/K，导热系数18.4w/m ? K，热膨胀低，热导率高，从而使其抗热震性能非常优良。氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨蚀、抗氧化和良好的抗热冲击及机械冲击性能，曾被材料科学界认为是结构陶瓷领域中综合性能优良、最有希望替代镍基合金在高科技、高温领域中获得广泛应用的一种新型材料。但其在1200°C发生蠕变，脆延转变温度低，难以单独在高温状态使用。碳化硅陶瓷CTE为4~5X 10_6/K，1600°C以上仍有高的强度，是目前公认的高温性能最优良的陶瓷之一，被广泛用作防弹陶瓷板、钕铁硼磁性功能材料烧结棚板、陶瓷基复合材料的基体材料等。申请号为200810030554.0的中国专利公开了一种二维纤维布增强陶瓷基复合材料及其制备工艺，该复合材料是以二维纤维布为增强相，以陶瓷粉体或耐高温金属粉体为填料，以碳、碳化硅等为基体，通过在二维纤维布上先涂刷含有不同陶瓷粉体和金属粉体的浆料，然后进行叠层、穿刺纤维穿刺、反复致密化等工艺步骤制备得到所述二维纤维布增强陶瓷基复合材料。该复合材料层间剪切强度高、结构稳定、可靠性高。但是由于二维纤维布与碳、碳化硅的热膨胀系数差值较大，热冲击过程易造成界面热应力峰值增大导致材料热损伤，另外界面产生的大的热应力峰值使界面结合强度增大，违背了陶瓷基复合材料弱结合界面的设计原则，因 而可能发生脆性断裂。申请号200810030555.5的中国专利公开了一种耐高温陶瓷基复合材料及其制备方法，该复合材料是以碳纤维布或氮化硼纤维布为增强相，以高熔点陶瓷粉体或耐高温金属粉体为填料，以碳或碳化硅为基体。通过将胶黏剂与粉体填料混合球磨，将球磨后得到的浆料涂刷在增强相纤维布上，然后经叠层、模压、交联、高温裂解、反复致密化等步骤制得该复合材料。虽然该复合材料具有抗热震性能优异、密度低、超高温环境中烧蚀率低等优点。但是有碳化硅基陶瓷材料高温仍有很高强度，脆性大。故该复合材料韧性不足，高温断裂应变小，易发生脆性断裂。而氮化硅-碳化硅复相陶瓷具有比氮化硅CTE高，比碳化硅CTE低的特点，作为陶瓷基复合材料基体可降低碳纤维与基体之间的热胀差值，从而降低复合材料的界面热应力峰值，提高陶瓷基复合材料的抗热震性能。另外，氮化硅脆延转变温度1200°C，因而1200°C以上，硬而脆的单一氮化娃基体可能具有一定的韧性，与碳化娃结合有利于提高复合材料高温断裂应变和断裂功。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料，其特征在于是以碳化硅和氮化硅的混合陶瓷作为基体，以碳纤维布或碳化硅纤维布作为增强相，增强纤维布体积分数为30~45%。为解决上述技术问题，提供一种二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料的制备方法。其特征在于，包括下述顺序的制备步骤:1.把硅粉与碳化硅粉加水和粘合剂制成泥浆；2.碳纤维布或碳化硅纤维布进行预处理，在真空或是惰性气体中，放入高温炉中升温600~800°C，保温40~80分钟，取出后冷却降温至室温后备用；3.预处理过的碳纤维布或碳化硅纤维布放入真空浸溃灌中，抽真空后将碳纤维布或碳化硅纤维布浸入基体材料的泥浆中，浸溃5~30分钟，在浸溃的过程中，基体材料缓慢地深入到碳纤维布或碳化硅纤维布中；4.将吸浆后的碳纤维布或碳化硅纤维布缠绕到模具上，在110~150°C烘箱中烘干;5.然后进行氮化处理，氮化工艺为1100~1300°C初步氮化，1350-1450°C二次氮化获得，与纯氮化硅陶瓷粉体烧结相比具有烧结温度低的优点；6.最后通过化学气相渗透(CVI)工艺对复合材料进行致密化，对CMC进行CVI碳化硅，CVI20~30小时，获得致 密化二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料。本专利技术优点在于:1.以氮化硅和碳化硅复相陶瓷为基体材料，改善了复合材料高温韧性；2.本专利技术的复合材料具有热膨胀系数低、抗热震性能优良、强度高等优点；3.制备成本低，周期短。【具体实施方式】下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。实施例11.把硅粉与碳化硅粉加水和粘合剂制成泥浆；2.碳纤维布或碳化硅纤维布进行预处理，在真空或是惰性气体中，放入高温炉中升温600°C，保温80分钟，取出后冷却降温至室温后备用；3.预处理过的碳纤维布或碳化硅纤维布放入真空浸溃灌中，抽真空后将碳纤维布或碳化硅纤维布浸入基体材料的泥浆中，浸溃15分钟，在浸溃的过程中，基体材料缓慢地深入到碳纤维布或碳化硅纤维布中；4.将吸浆后的碳纤维布或碳化硅纤维布缠绕到模具上，在110°C烘箱中烘干；5.然后进行氮化处理，氮化工艺为1250°C初步氮化，1400°C二次氮化获得，与纯氮化硅陶瓷粉体烧结相比具有烧结温度低的优点；6.最后通过化学气相渗透(CVI)工艺对复合材料进行致密化，对CMC进行CVI碳化硅，CVI20小时，获得致密化二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料。实施例21.把硅粉与碳化硅粉加水和粘合剂制成泥浆；2.碳纤维布或碳化硅纤维布进行预处理，在真空或是惰性气体中，放入高温炉中升温800°C，保温60分钟，取出后冷却降温至室温后备用；3.预处理过的碳纤维布或碳化硅纤维布放入真空浸溃灌中，抽真空后将碳纤维布或碳化硅纤维布浸入基体材料的泥浆中，浸溃30分钟，在浸溃的过程中，基体材料缓慢地深入到碳纤维布或碳化硅纤维布中；4.将吸浆后的碳纤维布或碳化硅纤维布缠绕到模具上，在150°C烘箱中烘干；5.然后进行氮化处理，氮化工艺为1200°C初步氮化，1450°C二次氮化获得，与纯氮化硅陶瓷粉体烧结相比具有烧结温度低的优点；6.最后通过化学气相渗透(CVI)工艺对复合材料进行致密化，对CMC进行CV I碳化硅，CVI25小时，获得致密化二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料。上述仅为本专利技术的两个【具体实施方式】，但本专利技术的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均应属于侵犯本专利技术保护的范围的行为。但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本专利技术技术方案的保护范围。【权利要求】1.一种二维纤维布增强氮化硅-碳化硅陶瓷基复合材料，其特征在于是以碳化硅和氮化硅的混合陶瓷作为基体，以碳纤维布或碳化硅纤维布作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维纤维布增强氮化硅?碳化硅陶瓷基复合材料，其特征在于是以碳化硅和氮化硅的混合陶瓷作为基体，以碳纤维布或碳化硅纤维布作为增强材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈照峰，余盛杰，
申请(专利权)人：太仓派欧技术咨询服务有限公司，
类型：发明
国别省市：