[发明专利]一种碳化硅增强碳纤维复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种碳化硅增强碳纤维复合材料的制备方法。

背景技术

制备C/C-SiC复合材料常用的方法有化学气相渗透法(CVI)、先驱体转化法(PIP)、“化学气相渗透法+先驱体转化法”混合工艺(CVI+PIP)、反应熔体浸渗法(RMI)等。先驱体转化法(PIP)又称聚合物浸渍裂解法，是利用有机高分子良好的成型性、流动性、可加工性以及结构可设计性等特点，使先驱体在高温下裂解而转化为无机陶瓷基体的一种工艺方法。

采用PIP法制备C/C-SiC复合材料，目前常用聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷先驱体。通过SiC改性低密度C/C复合材料，可以在一定的范围内调节复合材料的力学强度、模量、导热性等一系列材料性能指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、低成本、能耗低的碳纤维碳化硅复合材料制备方法，该方法所制备的碳化硅增强碳纤维复合材料具有优异的高温机械性能、高热导率及低膨胀系数。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种碳化硅增强碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：将体积分数含量为52％～58％碳纤维预制体在石墨炉中，1100～1500℃条件下处理，并保温20～40min，以丁烷为碳源，惰性气体为载体，在900～1100℃温度条件下进行沉积；通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；将以上试样在1700～1900℃条件下热解碳沉积2～4min后取出；将取出的试样，以PCS先驱体溶液为浸渍液，在900～1100℃条件下浸渍、裂解15～45min，并多次循环，获得碳化硅增强碳纤维复合材料。

其中，所述PCS的软化点为180～200℃，分子量为1000～2000。

本发明的有益效果是：方法简单、低成本、能耗低，所制备的碳化硅增强碳纤维复合材料具有优异的高温机械性能、高热导率及低膨胀系数。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种碳化硅增强碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将碳纤维预制体在石墨炉中处理，以丁烷为碳源，惰性气体为载体进行沉积；

通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；

将以上试样经过短时间热解碳沉积同时取出；

将取出试样，以PCS先驱体溶液为浸渍液，经过多次浸渍、裂解循环，获得碳化硅增强碳纤维复合材料。

实施例1：

将体积分数含量为52％碳纤维预制体在石墨炉中，1100℃条件下处理，并保温20min，以丁烷为碳源，惰性气体为载体，在900℃温度条件下进行沉积；通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；将以上试样在1700℃条件下热解碳沉积2min后取出；将取出试样，以PCS先驱体溶液为浸渍液，在900℃条件下浸渍、裂解15min，并多次循环，获得碳化硅增强碳纤维复合材料。

实施例2：

将体积分数含量为55％碳纤维预制体在石墨炉中，1400℃条件下处理，并保温30min，以丁烷为碳源，惰性气体为载体，在1000℃温度条件下进行沉积；通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；将以上试样在1800℃条件下热解碳沉积3min后取出；将取出试样，以PCS先驱体溶液为浸渍液，在1000℃条件下浸渍、裂解30min，并多次循环，获得碳化硅增强碳纤维复合材料。

实施例3：

将体积分数含量为58％碳纤维预制体在石墨炉中，1500℃条件下处理，并保温40min，以丁烷为碳源，惰性气体为载体，在1100℃温度条件下进行沉积；通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；将以上试样在1900℃条件下热解碳沉积4min后取出；将取出试样，以PCS先驱体溶液为浸渍液，在1100℃条件下浸渍、裂解45min，并多次循环，获得碳化硅增强碳纤维复合材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。