专利名称：氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，属于航空纤维陶瓷制备工艺领域。
背景技术：
随着航空、航天及各种军事技术的不断发展，连续氮化硼纤维增强陶瓷基复合材料以其优异的综合性能成为目前材料科学领域研究的热点之一，并在各领域中得到了广泛应用。氮化硼纤维织物增强陶瓷基复合材料，不仅具有耐超高温(2500K以上长时使用)的特性，而且具有优异的介电性能及抗烧蚀性能，用其制备的航天飞行器长时在大气层中高速飞行过程中，具有热、力、电性能稳定、微烧蚀或近零烧蚀的特性，能够满足新型超高温透波材料的使用要求。氮化硼纤维织物增强陶瓷基复合材料目前国内研究的材料体系有以下几种类型BNf/BN、BNf/Si02、BNf/Si3N4、BNf/Si-B_N等，制备的工艺方法有料浆液相浸溃工艺、有机先驱体浸溃裂解工艺以及化学气相渗积工艺等。氮化硼纤维织物增强硅硼氮陶瓷基复合材料是近几年开始研究的高温透波材料体系，该材料具有较好的热、力、电性能稳定、超高温状态下微烧蚀或近零烧蚀的特性。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，工艺简单，制备的材料性能密度、力学性能、烧蚀性能等较其它制备工艺制备的材料性能显著提高。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于以聚硅-硼-氮烷为先驱体，首先将预制体进入先驱体溶液中浸溃，然后在干燥，通过氨气气氛下高压低温裂解，重复浸溃-裂解过程，再经氮气气氛下晶体转化处理，即得到产品。所述的预制体为纤维预制体。所述的先驱体溶液粘度为10 50mPa. S。所述的预制体进入先驱体溶液中浸溃的压力为I 8Mpa。所述的干燥温度为150°C氮气气氛下。所述的高压低温裂解条件为压力O. 5 3. 5MPa，最终裂解温度800 1100°C。所述的氮气气氛下晶体转化处理温度为1300 1500°C。所述的重复浸溃-裂解过程为2 15次。以聚硅-硼-氮烷 (PBSN)为先驱体，采用PIP(先驱体浸溃裂解法)工艺制备复合材料。首先采用先驱体溶液利用高压交联成型工艺浸溃预制体，在一定条件下干燥，通过高纯氨气气氛下高压低温裂解，重复多次浸溃-裂解过程，再经氮气气氛下高温晶体转化处理，即得到BN纤维织物增强硅硼氮复合材料。通过该工艺制备的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料密度达到I. 75g/cm3，抗弯强度为120MPa，质量烧蚀率10_4量级，介电常数3 4，损耗角正切为2X10—3 8X10—4。该发明涉及的工艺制备方法可实现大尺寸构件的近净尺寸成型。本发明的有益效果是采用用先驱体浸溃裂解工艺，结合高压交联成型与高压低温裂解工艺制备氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料，该工艺周期短，制备成本低，易实现工程化生产；工艺简单、可控性强，能够制备出形状复杂的构件；结合压力交联成型与高压低温裂解工艺制备的复合材料性能均匀，纤维增韧效果明显，有效的发挥了纤维的增韧作用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述实施例I将纤维预制体浸入聚硼硅氮烷先驱体溶液中，先驱体溶液粘度为15mPa. S，交联固化压力2MPa ;干燥条件150°C氮气气氛；高温裂解条件氨气气氛下,压力IMPa，最终裂解温度800°C ;经过9次循环，1500°C氮气气氛下高温晶体转化。制备的复合材料密度达到理论密度的50%。实施例2将纤维预制体浸入聚硼硅氮烷先驱体溶液中，先驱体溶液粘度为50mPa. S，交联固化压力3MPa ;干燥条件150°C氮气气氛；高温裂解条件氨气气氛下,压力L 5MPa，最终裂解温度850°C ;经过4次循环，1400°C氮气气氛下高温晶体转化。制备的复合材料密度达到理论密度的56%。实施例3将纤维预制体浸入聚硼硅氮烷先驱体溶液中，先驱体溶液粘度为20mPa. S，交联固化压力4MPa ;干燥条件150°C氮气气氛；高温裂解条件氨气气氛下,压力2MPa，最终裂解温度900°C ;经过8次循环，1300°C氮气气氛下高温晶体转化。制备的复合材料密度达到理论密度的62%。实施例4将纤维预制体浸入聚 硼硅氮烷先驱体溶液中，先驱体溶液粘度为40mPa. s,交联固化压力6MPa ;干燥条件150°C氮气气氛；高温裂解条件氨气气氛下,压力3. 5MPa，最终裂解温度1000°C ;经过13次循环，1300°C氮气气氛下高温晶体转化。制备的复合材料密度达到理论密度的68%。
权利要求
1.一种氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于以聚硅-硼-氮烷为先驱体，首先将预制体进入先驱体溶液中浸溃，然后在干燥，通过氨气气氛下高压低温裂解，重复浸溃-裂解过程，再经氮气气氛下晶体转化处理，即得到产品。
2.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的预制体为纤维预制体。
3.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的先驱体溶液粘度为10 50mPa. S。
4.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的预制体进入先驱体溶液中浸溃的压力为I 8Mpa。
5.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的干燥温度为150°C氮气气氛下。
6.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的高压低温裂解条件为压力O. 5 3. 5MPa，最终裂解温度800 1100°C。
7.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的氮气气氛下晶体转化处理温度为1300 1500°C。
8.根据权利要求I所述的氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，其特征在于所述的重复浸溃-裂解过程为2 15次。
全文摘要
本发明涉及一种氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料的制法，属于航空纤维陶瓷制备工艺领域，其特征在于以聚硅-硼-氮烷为先驱体，首先将预制体进入先驱体溶液中浸渍，然后在干燥，通过氨气气氛下高压低温裂解，重复浸渍-裂解过程，再经氮气气氛下晶体转化处理，即得到产品。采用用先驱体浸渍裂解工艺，结合高压交联成型与高压低温裂解工艺制备氮化硼纤维织物增强硅-硼-氮陶瓷基复合材料，该工艺周期短，制备成本低，易实现工程化生产；工艺简单、可控性强，能够制备出形状复杂的构件；结合压力交联成型与高压低温裂解工艺制备的复合材料性能均匀，纤维增韧效果明显，有效的发挥了纤维的增韧作用。
文档编号C04B35/80GK102617177SQ20121009110
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者唐建新, 唐杰, 张铭霞, 徐鸿照, 李传山, 王重海, 程之强, 黄健 申请人:中材高新材料股份有限公司, 山东工业陶瓷研究设计院有限公司