本发明涉及陶瓷基复合材料领域，尤其涉及一种含max相界面层的sicf/sic复合材料的制备方法
背景技术：
连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料(sicf/sic)是这世纪初发展起来的备受重视的一类高温结构材料，与其它材料相比，它具有低密度、耐高温、抗腐蚀、高强度、高模量等优点，随着制备技术的不断提高，其发展十分迅速，主要应用于超高声速飞行器、航空发动机、核聚变反应堆和高温吸波等众多高精尖领域。
在sicf/sic复合材料中，界面层是编织体纤维与基体材料间传递载荷的桥梁，也是制备性能优异的连续sic纤维增强复合材料的关键因素。在sicf/sic复合材料中，理想的界面层主要有以下几个方面作用。(1)保护sic纤维，抑制复合材料制备过程中对纤维造成的损伤。(2)调节sic纤维和sic基体间的结合强度，使得sicf/sic复合材料断裂过程中纤维拔出、裂纹偏转等能量耗散机制发挥作用，增强复合材料的韧性。
目前最常用的sicf/sic复合材料中的界面层为热解碳(pyrolyticcarbon,pyc)和六方氮化硼(hexagonal-bn)，但是在使用中发现，容易被氧化，进而导致复合材料在辐照和氧化环境下的服役稳定性不足。
三元层状陶瓷max相材料作为中间层的选型。max相材料兼具金属和陶瓷的特性，耐辐照性能、抗氧化性能和断裂能吸收能力优异，可作为一种全新的纤维增韧陶瓷基复合材料界面层。但是目前尚无在纤维表面制备max相界面层的相关报道。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种含max相界面层的sicf/sic复合材料的制备方法。
本发明一种含max相界面层的sicf/sic复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用磁控溅射的方法对sic纤维编织件进行沉积max相，获得含max相界面层的sic纤维编织件，然后采用先驱体浸渍裂解的方法陶瓷化获得sicf/sic复合材料；所述max相为ti3sic2。
发明人发现，当max相为ti3sic2最终所得复合材料的性能最佳。
优选的方案，所述磁控溅射的方法为双靶磁控溅射方法，所述双靶材分别为tic靶，si靶。
优选的方案，所述磁控溅射的方法为先采用tic靶进行磁控溅射，在sic纤维束或sic纤维编织件表面获得0.1～0.2μm的tic过镀层，然后再采用tic靶材与si靶双靶共溅射获得ti3sic2，所述ti3sic2的厚度控制为0.6～1.0μm。
发明人发现，先沉积一层tic一方面对sic纤维的包覆性、结合性更好，同时可以完全避免si气体对sic纤维编织件进行侵蚀。
进一步的优选，tic过镀层的沉积过程为：将sic纤维编织件置于磁控溅射真空室中，先采用tic靶进行溅射，溅射前真空度为1～5×10-3pa，靶和纤维之间的距离为80～120mm、氩气流量为30～50sccm，溅射温度为室温，溅射功率为2200～2800w，沉积速率为10～20nm/min，溅射时间为5～20mim。
进一步的优选，所述ti3sic2的沉积过程为：采用tic靶以及si靶共溅射，溅射前真空度为1～5×10-3pa，靶和纤维之间的距离为80～120mm、氩气流量为30～50sccm，溅射温度为室温，溅射功率为1500～2000w，沉积速率为5～10nm/min，溅射时间为80～200mim。
优选的方案，所述先驱体浸渍裂解的过程为：将含max相的含max相界面层的sic纤维置于浸渍液中，维持真空浸渍时间0.5～12h，然后在惰性气氛下于1200～1600℃进行烧结1～2h，即获得sicf/sic复合材料粗坯，然后重复浸渍烧结，直至增重小于前一周期所得坯体的质量的0.3％，即获得所需的sicf/sic复合材料，所述浸渍液按质量比计包括如下组成：聚碳硅烷(pcs)：聚甲基硅烷(pms):二甲苯：二乙烯基苯(dvb)＝1：1.2～1.6：0.5～1:0.1～0.3。
在工业化应用过程中，最终的烧结温度根据使用环境的温度进行调整。
在本发明中，采用双先驱体进行浸渍，pms在裂解过程中，pms略有富硅，而pcs在裂解过程富碳，通过两者共混获得的浸渍液裂解后，可以获得化学计量比的碳化硅。
优选的方案，所述真空浸渍的真空度≤0.001mpa,所述真空浸渍的时间为1～4h。
优选的方案，所浸渍液按质量比计包括如下组成：聚碳硅烷(pcs)：聚甲基硅烷(pms):二甲苯：二乙烯基苯(dvb)＝1：1.3～1.4：0.6～0:8:0.1～0.2。
通过优选方案中的配比，最终可获得化学计量比为1:1的碳化硅陶瓷。
优选的方案，所述烧结程序为：先以20～30℃/min的速率升温到350～500℃，保温2～5h，然后再以10～20℃/min的速率升温到1200～1600℃进行烧结1～2h。
作为进一步的优选，所述浸渍液还包含引发剂偶氮二异丁腈(aibn)，所述aibn的加入时为浸渍液的0.01～0.03wt％。
发明人通过大量的实验发现，通过在浸渍液中加入偶氮二异丁腈后，可以大幅提高先驱体固化过程中的交联度，提高陶瓷收率及浸渍效率。
作为进一步的优选，当浸渍液中包含引发剂aibn时，所述升温程序为：先以5～10℃/min的速率升温到80～120℃，保温1～2h，再以20～30℃/min的速率升温到350～500℃，保温2～5h，然后再以10～20℃/min的速率升温到1200～1600℃进行烧结1～2h。
有益效果：
1)本发明首创的采用双靶磁控溅射在sic纤维表面获得了max相界面层，采用磁控溅射有效降低了沉积温度，避免了纤维的损伤，所得界面层在抗氧化性能方面优于现有技术常用的c、bn等界面层。同时该界面层还具有抗中子辐射的特点，可以用于核辐射领域。
2)本发明采用pms及pcs双先驱体进行浸渍，pms在裂解过程中，pms略有富硅，而pcs在裂解过程富碳，通过两者共混获得的浸渍液裂解后，可以获得化学计量比的碳化硅。
3)在优选方案中，本发明首创的提出了在浸渍液中加入引发剂偶氮二异丁腈，其可引发硅氢键与碳碳双键的反应，提高浸渍液固化交联度，有效的提高陶瓷收率及增重效率，缩短浸渍周期。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
将sic纤维编织件置于磁控溅射真空室中，先采用tic靶进行溅射，溅射前真空度为2×10-3pa，靶和纤维之间的距离为80mm、氩气流量为30sccm，溅射温度为室温，溅射功率为2200w，沉积速率为10nm/min，溅射时间为10mim。获得含tic过渡层中碳化硅纤维编织件，然后采用tic靶以及si靶共溅射，溅射前真空度为1×10-3pa，靶和纤维之间的距离为90mm、氩气流量为40sccm，溅射温度为室温，溅射功率为1500w，沉积速率为5nm/min，溅射时间为100mim。即获得含max相(ti3sic2)界面层的碳化硅纤维编织件，
然后含max相界面层的sic纤维置于浸渍液中，维持真空浸渍时间2h，然后在惰性气氛下于1200℃进行烧结1h，即获得sicf/sic复合材料粗坯，然后重复浸渍烧结5次，增重小于前一周期所得坯体的质量的0.3％，即获得所需的sicf/sic复合材料，所述浸渍液按质量比计包括如下组成：聚碳硅烷(pcs)：聚甲基硅烷(pms):二甲苯：二乙烯基苯(dvb)＝1：1.3：0.8:0.2，同时浸渍液中还加入了aibn，其加入量为浸渍液总质量的0.01％；本实施例中具体的升温程序为：
先以6℃/min的速率升温到90℃，保温1.5h，先以20℃/min的速率升温到400℃，保温3h，然后再以10℃/min的速率升温到1200℃进行烧结1h。
实施例2
将sic纤维编织件置于磁控溅射真空室中，先采用tic靶进行溅射，溅射前真空度为3×10-3pa，靶和纤维之间的距离为100mm、氩气流量为40sccm，溅射温度为室温，溅射功率为2400w，沉积速率为15nm/min，溅射时间为15mim。获得含tic过渡程中碳化硅纤维编织件，然后采用tic靶以及si靶共溅射，溅射前真空度为3×10-3pa，靶和纤维之间的距离为80mm、氩气流量为30sccm，溅射温度为室温，溅射功率为1700w，沉积速率为7nm/min，溅射时间为90mim。即获得含max相(ti3sic2)界面层的碳化硅纤维编织件，
然后含max相界面层的sic纤维置于浸渍液中，维持真空浸渍时间2h，然后在惰性气氛下于1400℃进行烧结2h，即获得sicf/sic复合材料粗坯，然后重复浸渍烧结6次，增重小于前一周期所得坯体的质量的0.3％，即获得所需的sicf/sic复合材料，所述浸渍液按质量比计包括如下组成：聚碳硅烷(pcs)：聚甲基硅烷(pms):二甲苯：二乙烯基苯(dvb)＝1：1.4：0.6:0.1，同时浸渍液中还加入了aibn，其加入量为浸渍液总质量的0.02％；本实施例中具体的升温程序为：
先以10℃/min的速率升温到120℃，保温1h，先以20℃/min的速率升温到500℃，保温2h，然后再以10℃/min的速率升温到1400℃进行烧结2h。
实施例3
将sic纤维编织件置于磁控溅射真空室中，先采用tic靶进行溅射，溅射前真空度为5×10-3pa，靶和纤维之间的距离为120mm、氩气流量为40sccm，溅射温度为室温，溅射功率为2600w，沉积速率为10nm/min，溅射时间为20mim。获得含tic过渡程中碳化硅纤维编织件，然后采用tic靶以及si靶共溅射，溅射前真空度为2×10-3pa，靶和纤维之间的距离为110mm、氩气流量为50sccm，溅射温度为室温，溅射功率为1800w，沉积速率为10nm/min，溅射时间为150mim。即获得含max相(ti3sic2)界面层的碳化硅纤维编织件，
然后含max相界面层的sic纤维置于浸渍液中，维持真空浸渍时间4h，然后在惰性气氛下于1600℃进行烧结1h，即获得sicf/sic复合材料粗坯，然后重复浸渍烧结7次，增重小于前一周期所得坯体的质量的0.3％，即获得所需的sicf/sic复合材料，所述浸渍液按质量比计包括如下组成：聚碳硅烷(pcs)：聚甲基硅烷(pms):二甲苯：二乙烯基苯(dvb)＝1：1.4：0.8:0.2，同时浸渍液中还加入了aibn，其加入量为浸渍液总质量的0.02％；本实施例中具体的升温程序为：
先以10℃/min的速率升温到120℃，保温1h，再以20℃/min的速率升温到350℃，保温5h，然后再以15℃/min的速率升温到1600℃进行烧结1h。
对比例1
其他条件与实施例1相同，仅不先沉积tic过渡层，获得sicf/sic复合材料。
对比例2
其他条件与实施例2相同，仅采用不加入先驱体pms，获得sicf/sic复合材料。
对比例3
其他条件与实施例2相同，仅不加入aibn，获得sicf/sic复合材料。
对比例4
陶瓷化过程与实施例3一致，仅先采用cvi法获得c界面层，然后经陶瓷化获得sicf/sic复合材料
性能测试
将上述实施例和对比例制备的sicf/sic复合材料经加工后进行性能测试，所得的性能结果如表1所示。
表1sicf/sic复合材料性能测试表
将上述实施例和对比例所制备的在空气中1200℃氧化后进行力学性能测试，其结果如表2。
表2sicf/sic复合材料空气中1200℃氧化后的力学性能