[发明专利]一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法，包括用胶液浸渍纤维预制体的步骤，在浸渍时，按照如下条件进行超声处理：纤维预制体厚度为d₁时，超声频率20‑40Hz，超声能量输送效率0‑5w/g，超声时间10‑30min；纤维预制体厚度为d₂时，超声频率25‑45Hz，超声能量输送效率5‑10w/g，超声时间30‑40min；纤维预制体厚度为d₃时，超声频率30‑50Hz，超声能量输送效率10‑20w/g，超声时间40‑50min；纤维预制体厚度为d₄时，超声频率35‑55Hz，超声能量输送效率20‑30w/g，超声时间60‑90min。该方法使得超声处理工艺的应用更具有广泛性。

技术领域

本发明涉及纤维增强陶瓷基复合材料技术领域，涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

纤维增强陶瓷基复合材料具有陶瓷材料耐高温、抗氧化、耐磨损、耐腐蚀等优点，同时因纤维的增强增韧作用而具有优异的抗外部冲击载荷性能。纤维增强陶瓷基复合材料凭借良好的高温稳定性和高温力学性能，在先进航空发动机热端部件、先进飞行器热防护系统等领域得到越来越广泛的应用。美国、德国等欧美国家掌握该类复合材料的制备技术，并将该类复合材料用于航天发动机燃烧室、尾喷管热端部件、飞行器热防护结构件等关键部位。但在国内，该复合材料技术发展较为缓慢，尚未形成成熟的制造工艺，甚至尚有许多技术细节未能突破。

目前，国内应用较多的纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺为溶胶凝胶法，即将三维织物浸渍到溶胶中，通过诱发溶胶反应，使得纤维织物孔隙中填充凝胶，经过干燥和烧结得到复合材料；复合材料经过多次浸渍循环进行增密，获得最终产品。但是，在增密过程中，溶胶颗粒浸渍难度加大，其在织物中分布的均匀性逐步下降，越靠近织物内部，溶胶颗粒往往更难进入，内部的密度也就相对较低，这严重约束了复合材料性能的可靠性。为了解决溶胶颗粒浸渍难度较大的问题，现有技术一般在浸渍过程中借助抽真空的方法辅助浸渍，使浸渍不均匀的问题得到了较大程度的解决。但是，对于大厚度三维织物的复合制备，常见的工艺方法不足，难以实现均匀性。

超声浸渍结合溶胶凝胶工艺，是一种新型的工艺，能够显著提升复合材料均匀制备的厚度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

但发明人发现，不同厚度对应的超声参数需求是不同的。本发明的目的在于提供一种适应不同厚度纤维预制体的陶瓷基复合材料制备工艺。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法，包括用胶液浸渍纤维预制体的步骤，在浸渍时，按照如下条件进行超声处理：

纤维预制体厚度为d₁时，d₁＜20mm，超声处理的工艺条件：超声频率20-40Hz，超声能量输送效率0-5w/g，超声时间10-30min；

纤维预制体厚度为d₂时，20mm≤d₂＜30mm，超声处理的工艺条件：超声频率25-45Hz，超声能量输送效率5-10w/g，超声时间30-40min；

纤维预制体厚度为d₃时，30mm≤d₃＜50mm，超声处理的工艺条件：超声频率30-50Hz，超声能量输送效率10-20w/g，超声时间40-50min；

纤维预制体厚度为d₄时，d₄＞50mm，超声处理的工艺条件：超声频率35-55Hz，超声能量输送效率20-30w/g，超声时间60-90min。

优选地，所述纤维预制体为平板形结构；