一种碳纤维‑碳化硅纳米线强韧化ZrC‑SiC陶瓷复合材料的制备方法及应用与流程

文档序号:12102325阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种碳纤维-碳化硅纳米线强韧化ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

一、碳纤维表面预处理:将碳纤维三维编织物加工成立方块,在75℃沸腾的丙酮中浸泡24~48h,取出,干燥,在室温下,将干燥后的碳纤维编织物浸没在质量分数为75%的浓硝酸中,浸泡1~7h后取出,用去离子水洗涤至中性,然后干燥,得到表面预处理的碳纤维三维编织物;

二、碳纤维表面催化剂加载:以Ni(NO3)2或Co(NO3)2为溶质,以丙酮为溶剂配制出浓度为0.01~0.09mol/L的催化剂溶液,将步骤一得到的预处理的碳纤维三维编织物放入催化剂溶液中,室温条件下浸泡,之后将浸泡过的纤维编织物进行干燥;

三、碳纤维-碳化硅纳米线多层次增强体制备:采用化学气相渗透在碳纤维表面生长SiCnws

四、CF-SiCnws/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料的制备:将ZrC陶瓷先驱体及SiC陶瓷先驱体按照质量之比为(5~3):1溶于二甲苯中制备出陶瓷先驱体溶液,将步骤三得到的CF-SiCnws多层次增强体浸没在陶瓷先驱体溶液中,浸渍20~60min;然后将浸渍完陶瓷先驱体的试样置于温度为120℃的恒温干燥箱内固化,固化完成后将试样装入高温裂解炉中裂解;

五、重复步骤四6次,最终得到CF-SiCnws/ZrC-SiC超高温陶瓷复合材料。

2.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤一中第一次干燥具体方法为:置于80℃的鼓风干燥箱内干燥12~24h。

3.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤一中第二次干燥具体方法为:置于温度为120℃的恒温干燥箱内干燥24h。

4.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤二所述干燥具体方法为:置于温度为80℃的恒温干燥箱内干燥12h。

5.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤三中采用化学气相渗透在碳纤维表面生长SiCnws的具体工艺为:将加载有催化剂的碳纤维编织物放入化学气相渗透炉中,在高纯氩气气氛保护下升温至1000~1100℃,通入H2和甲基三氯硅烷,控制压强为200Pa,H2和甲基三氯硅烷的体积比为5:1,反应时间为50~100h,最后在氩气保护下降温至室温,制得CF-SiCnws多层次增强体。

6.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤四中所述陶瓷先驱体溶液的质量分数为60%~70%。

7.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤四所述SiC陶瓷先驱体为聚碳硅烷。

8.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤四中所述固化的时间为12h。

9.根据权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于步骤四中裂解的具体工艺为:室温下向裂解炉中通入高纯Ar保持30min,在高纯Ar气氛下以10℃/min的升温速率将温度从室温升高到1000℃,保温30min,随后以5℃/min的升温速率将温度升高至1400~1600℃,保温1h,之后在Ar气氛保护下自然降温至室温完成裂解。

10.如权利要求1所述的ZrC-SiC陶瓷复合材料的应用,其特征在于ZrC-SiC陶瓷复合材料用于制备高超声速飞行器鼻锥、端头及飞机刹车片。

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