[发明专利]基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法及产品

权利要求书

1.一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)选取连续纤维和制备SiC零件的原料，利用所述连续纤维和原料进行増材制造，以此获得带有连续纤维的SiC零件初坯；

所述増材制造采用熔融沉积成型工艺，制备SiC零件的原料为丝材，所述初坯的获得包括下列步骤：将所述连续纤维包裹在所述原料的丝材中形成复合丝材，然后利用该复合丝材进行熔融沉积成形获得所述初坯；

(b)将所述初坯进行热解碳化，使得所述初坯中形成多孔结构，以此获得多孔的碳预制体；

(c)将所述碳预制体反应烧结生成SiC，以此获得所需的连续纤维增强SiC零件，其中，所述反应烧结工艺为先驱体浸渍裂解法、化学气相渗透法和反应熔渗法中的一种或组合。

2.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述连续纤维采用碳纤维、玻璃纤维和SiC纤维中的一种或组合。

3.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述制备SiC零件的原料为ABS、聚乳酸、聚碳酸酯、聚丙烯、橡胶、尼龙、环氧树脂、酚醛树脂和聚醚醚酮中的一种。

4.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述热解碳化为在真空或保护性气体氛围下进行，所述保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氙气中的一种或几种，热解碳化的温度为600℃～900℃，热解时间为2h～10h。

5.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述先驱体浸渍裂解法按照下列步骤进行：

将所述碳预制体抽真空排除其中的空气，然后将抽真空后的碳预制件进入浸入聚碳硅烷的甲苯溶液中，加压使得所述聚碳硅烷填充所述碳预制件的孔隙，固化，将填充有聚碳硅烷的碳预制体移至裂解炉中，在真空条件下进行800～1100℃热处理，使得所述聚碳硅烷裂解生成含硅的气体，该气体与所述碳预制体反应生成SiC，同时与所述连续纤维反应生成SiC纤维，以此制得所需三维结构连续SiC纤维增强SiC陶瓷基零件。

6.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述化学气相渗透法按照下列步骤进行：

选取甲基三氯硅烷作为硅源，将所述碳预制体置于沉积炉中，加热至800℃～1100℃，将甲基三氯硅烷裂解获得含硅的气体，采用压差法将该气体输送至所述碳预制体周围，沉积10h～20h，该沉积过程中，所述气体与所述碳预制体反应生成SiC，同时与所述连续纤维反应生成SiC纤维，以此获得所需三维结构连续SiC纤维增强SiC陶瓷基零件。

7.如权利要求1所述的一种基于増材制造的连续纤维增强SiC零件制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述反应熔渗法包括液相渗硅法和气相渗硅法，所述液相渗硅按照下列步骤进行：

选取Si颗粒作为硅源，将所述碳预制体和Si颗粒置于真空炉中，抽真空加热至1450℃～1600℃，保温1h～10h，碳预制体与液态Si反应烧结生成SiC，液态Si并与所述连续纤维反应生成SiC纤维，以此制得所需三维结构连续SiC纤维增强SiC陶瓷基零件；

所述气相渗硅按照下列步骤进行：

选取Si颗粒作为硅源，将所述碳预制体和Si颗粒置于真空炉中，抽真空加热至1600℃～1700℃，保温1h～10h，所述碳预制体与Si反应烧结，制得多孔SiC纤维增强复合陶瓷材料，即所需三维结构连续碳纤维增强SiC陶瓷基零件。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的制备方法获得的连续纤维增强SiC零件。