[发明专利]一种低成本熔硅浸渗法制备 C/SiC 复合材料的方法

权利要求书

1.一种熔硅浸渗法制备C/SiC复合材料的方法，包括步骤如下：

（1）预处理

将体积密度为80-150kg/m³的碳毡或石墨毡在惰性气氛保护下，于400～600℃温度煅烧50～80min；

（2）浸涂氮化硼保护层

将经步骤（1）预处理后的碳毡或石墨毡浸入温度40-60℃、摩尔浓度为0.5-1mol/L的三聚氰胺和硼酸的水溶液中，其中三聚氰胺与硼酸摩尔比为1：2-5，快速搅拌，搅拌速度30-80r/min，搅拌时间4-10min，使碳毡或石墨毡纤维表面涂覆一层氮化硼，氮化硼的厚度约为3-8μm，烘干；

（3）浸渗碳/碳化硅

将经步骤（2）处理得到的涂覆有氮化硼层的碳毡或石墨毡浸入固含量为40-55wt%的碳/碳化硅浆料水溶液中搅动浸渗15-30min，使碳毡或石墨毡孔隙中充满碳/碳化硅，烘干；

所述碳/碳化硅浆料中碳：碳化硅为5-15：79-94质量比；

（4）一次熔融渗硅处理

将经步骤（3）处理后的碳毡或石墨毡置于真空反应烧结炉中，碳毡或石墨毡下面铺金属硅粒，硅粒用量为碳毡或石墨毡质量的0.3-0.5倍，在1600-1800℃温度下进行一次熔融渗硅处理，使已渗入碳毡或石墨毡孔隙中的碳/碳化硅中的碳与硅反应生成碳化硅，一次渗硅时间为0.5-2h。得烧结体；

（5）树脂浸渍和炭化

将步骤（4）制得的烧结体浸入液体酚醛树脂中，浸渗时间0.5-2h，固化得预形成体；浸渍固化后的预形成体在800-1000℃、惰性气氛保护下碳化处理3.5-6h，使树脂全部碳化，得半成品；

（6）二次熔融渗硅处理

将步骤（5）制得的半成品置于真空反应烧结炉中，下面铺金属硅粒，硅粒用量为半成品质量的0.4-0.6倍，在1600-1800℃温度下进行二次熔融渗硅处理，二次渗硅时间为2-5h，使树脂碳化产生的碳与硅全部反应生成碳化硅，得到C/SiC复合材料。

2.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中，三聚氰胺和硼酸的水溶液的摩尔浓度为0.7mol/L,三聚氰胺与硼酸摩尔比为1：3，水溶液温度45℃。

3.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中，所述的浸渗是分3次浸渗，第一次浸渗10-15min，烘干，第二次浸渗1-2min，烘干，第三次浸渗0.5-1.5min，烘干。

4.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中,所述碳/碳化硅浆料中炭：碳化硅为8-14：83-89质量比。

5.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中，硅粒用量为碳毡或石墨毡质量的0.35-0.45倍,在1650-1700℃温度下进行一次熔融渗硅处理1-1.5h。

6.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（5）树脂浸渍过程可采用真空或加压辅助，以使树脂浸渍充分，使树脂充满烧结体的全部空隙；方法为：

步骤（5）树脂浸渍过程中充入氮气至压力0.4～3.0MPa，挤压液体酚醛树脂向烧结体内部渗透。或者，

步骤（5）树脂浸渍过程中保持真空度20-100Pa，利于酚醛树脂液充满烧结体的全部空隙。

7.如权利要求1所述的C/SiC复合材料的制备方法，其特征在于步骤（1）、（5）所述的惰性气氛是氮气或氩气。

8.权利要求1～7任一项制备的的C/SiC复合材料的应用，用于制作刹车片。