陶瓷基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于C/C復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種薄片狀C/C-SiC-MoSi2陶瓷基復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳/碳(C/C)復(fù)合材料是目前唯一可以應(yīng)用于2800°C的高溫復(fù)合材料，由于具有非常優(yōu)異的性能使得其在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，比如熱膨脹系數(shù)低、密度低、耐高溫、耐燒蝕、高強度、高模量等優(yōu)異性能，特別是在惰性氣氛的2200°C以內(nèi)條件下其強度和模量隨溫度升高而增加的優(yōu)異性能。然而，C/C復(fù)合材料在超過370°C的有氧環(huán)境就會被氧化，氧化質(zhì)量損失導(dǎo)致其強度下降，限制了其應(yīng)用范圍，尤其是在高溫或者潮濕環(huán)境下的使用。因此，提高C/C復(fù)合材料的高溫抗氧化性對于其應(yīng)用十分關(guān)鍵。
[0003]—種有效的解決途徑是向C/C復(fù)合材料中引入超高溫陶瓷，比如SiC、ZrC、HfC等。利用陶瓷相對C/C復(fù)合材料起到保護作用，同時還不會降低C/C復(fù)合材料的各項性能，反而會提高在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，擴大應(yīng)用范圍。目前研究較多的碳/碳-耐高溫陶瓷復(fù)合材料主要有 C/C-SiC 復(fù)合材料[Lei Liu, Hejun L1.Effect of surface ablat1n productson the ablat1n resistance of C/C - SiC composites under oxyacetylene torch.Corros1n Science，2013，67:60-66、S.Singh, V.K.Srivastava.Effect of oxidat1non elastic modulus of C/C - SiC composites.Materials Science and EngineeringA，2008，468:534-539.]、C/C-ZrC 復(fù)合材料[Xue-Tao Shenj Ke-Zhi L1.The effect ofzirconium carbide on ablat1n of carbon/carbon composites under an oxyacetyleneflame.Corros1n Science，2011，53:105—112、Shen Xuetaoj Li Kezh1.Microstructureand ablat1n properties of zirconium carbide doped carbon/carbon composites.Carbon，2010，48:344-351、Chun—xuan Liuj Jian-xun Chen.Pyrolysis mechanism of ZrCprecursor and fabricat1n of C/C - ZrC composites by precursor infiltrat1nand pyrolysis.Trans.Nonferrous Met.Soc.China, 2014，24:1779-1784.]、C/C-SiC-ZrC復(fù)合材料[Zhaoqian Li，Hejun L1.Microstructure and ablat1n behav1rs ofinteger felt reinforced C/C-SiC-ZrC composites prepared by a two-step method.Ceramics Internat1nal，2012，38:3419 - 3425、Lei Zhuang，Qian-gang Fu.Effect ofpre-oxidat1n treatment on the bonding strength and thermal shock resistanceof SiC coating for C/C - ZrC - SiC composites.2015.]、C/C-HfC 復(fù)合材料[LiangXuejZhe-an Su.Microstructure and ablat1n behav1r of C/C - HfC compositesprepared by precursor infiltrat1n and pyrolysis.Corros1n Science.2015]等。
[0004]除了上述的耐高溫陶瓷材料之外，二硅化鉬也可以作為耐高溫材料引入C/C復(fù)合材料中，提高C/C在高溫想的性能。MoSiJt為一種金屬間化合物同樣具有十分優(yōu)異的性能，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ母邷亟Y(jié)構(gòu)材料，可應(yīng)用于1200°C以上。MoSi2*度適中，具有高熔點高模量，具有極好的高溫穩(wěn)定性與高溫抗氧化性，更重要的是二硅化鉬在高溫有氧環(huán)境下有緩蝕性，與氧氣反應(yīng)生成3102保護層，S1 2具有流動性，可以封填C/C復(fù)合材料的裂紋等缺陷阻止氧氣進一步與內(nèi)部C/C復(fù)合材料反應(yīng)，從而對C/C復(fù)合材料起到了保護作用，能長時間在高溫下使用。
[0005]為了解決C/C復(fù)合材料和MoSi2W面冋題，可以在抽濾MoSi 2懸浮液之前，可以在碳/碳基體中加入少量粒徑與MoSi2相近的SiC顆粒，因為SiC分別與C/C復(fù)合材料以及MoSi2具有良好的相容性，因此可以提高復(fù)合材料的界面結(jié)合強度。
[0006]到目前止碳/碳-耐高溫陶瓷復(fù)合材料的制備方法多種多樣，主要有以下幾種:先驅(qū)體浸漬熱解法，化學(xué)氣相滲透法，熔融滲硅法，反應(yīng)熔融浸漬法，化學(xué)氣相沉積法等。前驅(qū)體浸漬裂解法多次浸漬工藝周期長，易產(chǎn)生收縮裂紋，成本高[B.Yan，Z.F.Chen, J.X.Zhu, J.Z.Zhang, Y.Jiang, Effects of ablat1n at different reg1nsin three-dimens1nal orthogonal C/SiC composites ablated by oxyacetylene at1800C, J.Mater.Process Tech.209(2009)3438 - 3443.]，采用化學(xué)氣相滲透法制備的復(fù)合材料基體致密化速度低，生產(chǎn)周期長，復(fù)合材料穩(wěn)定性低[J.Yin, H.B.Zhang, X.X1ng, J.Zuo, H.J.Tao, Ablat1n properties of C/C-SiC composites tested on an archeater, Solid State Sc1.13 (2011) 2055 - 2059.]，采用熔融滲硅法制備的復(fù)合材料容易使纖維增強體強度下降，成本也過高[Se Young Kim, etal.Wear-mechanical propertiesof filler-added liquid silicon infiltrat1n C/C - SiC composites Materials andDesign[J]，44(2013) 107 - 113.]，而采用反應(yīng)熔融浸漬法制備的復(fù)合材料對碳纖維損傷很大，造成復(fù)合材料力學(xué)性能偏低，斷裂韌性差[Z.Q.Li, H.J.Li, S.Y.Zhang, J.Wang, ff.Li, F.J.Sun, Effect of react1n melt infiltrat1n temperature on the ablat1nproperties of 2D C/C - SiC - ZrC composites, Corros.Sc1.58 (2012) 12 - 19.]。而米用水熱電泳沉積-均相水熱方法制備碳/碳-耐高溫陶瓷復(fù)合材料的方法還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種薄片狀0/(:^(:-10512陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，該方法制得的陶瓷基復(fù)合材料密度適中，結(jié)構(gòu)致密，C/C與SiC界面，SiC與MoSi^面以及C/C與MoSi 2界面結(jié)合良好，并且高溫抗氧化、抗燒蝕性能、摩擦磨損性能良好。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0009]1.一種薄片狀C/C-SiC_MoSi2陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)將碳化硅粉體、二硅化鉬粉體分別分散于異丙醇中得混合物A、混合