一種碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制備C/C-SiC復(fù)合材料常用的方法有化學(xué)氣相滲透法(CVI)、先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法(PIP)、“化學(xué)氣相滲透法+先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法”混合工藝(CVI+PIP)、反應(yīng)熔體浸滲法(RMI)等。先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法(PIP)又稱聚合物浸漬裂解法，是利用有機(jī)高分子良好的成型性、流動(dòng)性、可加工性以及結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，使先驅(qū)體在高溫下裂解而轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)陶瓷基體的一種工藝方法。
[0003]采用PIP法制備C/C-SiC復(fù)合材料，目前常用聚碳硅烷(PCS)作為陶瓷先驅(qū)體。通過SiC改性低密度C/C復(fù)合材料，可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度、模量、導(dǎo)熱性等一系列材料性能指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種方法簡(jiǎn)單、低成本、能耗低的碳纖維碳化硅復(fù)合材料制備方法，該方法所制備的碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫機(jī)械性能、高熱導(dǎo)率及低膨脹系數(shù)。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:將體積分?jǐn)?shù)含量為52%?58%碳纖維預(yù)制體在石墨爐中，1100?1500°C條件下處理，并保溫20?40min，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體，在900?1100°C溫度條件下進(jìn)行沉積；通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；將以上試樣在1700?1900°C條件下熱解碳沉積2?4min后取出；將取出的試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，在900?1100°C條件下浸漬、裂解15?45min，并多次循環(huán)，獲得碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料。
[0006]其中，所述PCS的軟化點(diǎn)為180?200°C，分子量為1000?2000。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:方法簡(jiǎn)單、低成本、能耗低，所制備的碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫機(jī)械性能、高熱導(dǎo)率及低膨脹系數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0009]一種碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010]將碳纖維預(yù)制體在石墨爐中處理，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體進(jìn)行沉積；
[0011 ] 通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；
[0012]將以上試樣經(jīng)過短時(shí)間熱解碳沉積同時(shí)取出；
[0013]將取出試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，經(jīng)過多次浸漬、裂解循環(huán)，獲得碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料。
[0014]實(shí)施例1:
[0015]將體積分?jǐn)?shù)含量為52%碳纖維預(yù)制體在石墨爐中，1100°C條件下處理，并保溫20min，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體，在900°C溫度條件下進(jìn)行沉積；通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；將以上試樣在1700°C條件下熱解碳沉積2min后取出；將取出試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，在900°C條件下浸漬、裂解15min，并多次循環(huán)，獲得碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例2:
[0017]將體積分?jǐn)?shù)含量為55%碳纖維預(yù)制體在石墨爐中，1400°C條件下處理，并保溫30min，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體，在1000°C溫度條件下進(jìn)行沉積；通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；將以上試樣在1800°C條件下熱解碳沉積3min后取出；將取出試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，在1000°C條件下浸漬、裂解30min，并多次循環(huán)，獲得碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料。
[0018]實(shí)施例3:
[0019]將體積分?jǐn)?shù)含量為58%碳纖維預(yù)制體在石墨爐中，1500°C條件下處理，并保溫40min，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體，在1100°C溫度條件下進(jìn)行沉積；通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；將以上試樣在1900°C條件下熱解碳沉積4min后取出；將取出試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，在1100°C條件下浸漬、裂解45min，并多次循環(huán)，獲得碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維碳化硅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將體積分?jǐn)?shù)含量為52 %?58 %碳纖維預(yù)制體在石墨爐中，1100?1500°C條件下處理，并保溫20?40min，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體，在900?1100°C溫度條件下進(jìn)行沉積； 通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理； 將以上試樣在1700?1900°C條件下熱解碳沉積2?4min后取出； 將取出的試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，在900?1100°C條件下浸漬、裂解15?45min，并多次循環(huán)，獲得碳纖維碳化硅復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳纖維碳化硅復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述PCS的軟化點(diǎn)為180?200 °C，分子量為1000?2000。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將碳纖維預(yù)制體在石墨爐中處理，以丁烷為碳源，惰性氣體為載體進(jìn)行沉積；通過化學(xué)氣相滲透法對(duì)預(yù)制體進(jìn)行致密化處理；將以上試樣經(jīng)過短時(shí)間熱解碳沉積同時(shí)取出；將取出試樣，以PCS先驅(qū)體溶液為浸漬液，經(jīng)過多次浸漬、裂解循環(huán)，獲得碳纖維碳化硅復(fù)合材料。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、低成本、能耗低，所制備的碳化硅增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫機(jī)械性能、高熱導(dǎo)率及低膨脹系數(shù)。
【IPC分類】C04B35-80, C04B35-622, C04B35-565, C04B35-52
【公開號(hào)】CN104591764
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410802182
【發(fā)明人】岑偉, 郭雷
【申請(qǐng)人】青島麥特瑞歐新材料技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日