[发明专利]一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法。该方法的步骤包括：1)进行纤维预处理，去除纤维表面的环氧树脂；2)将预处理后的纤维浸渍在溶胶中，得到完全浸渍的纤维；3)将浸渍后的纤维缠绕到芯模上，并进行干燥处理；4)将干燥处理后的样件依次进行复合浸渍、干燥、复合浸渍、干燥、烧结的步骤；5)重复步骤4)多次，得到纤维增强陶瓷基复合材料。本发明通过纤维缠绕工艺与溶胶凝胶法结合制备高纤维体积含量的陶瓷基复合材料，不仅可以节省时间，提高机械化，降低生产成本，还可以通过更改纤维类型、陶瓷基体、浸渍用溶胶的粒度分布和纤维取向、以及缠绕模式，来调整纤维增强陶瓷基复合材料的热机械性能。

技术领域

本发明涉及一种新型的制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法，属于复合材料制备工艺领域。

背景技术

陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛应用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了它在使用过程中可靠性差，制约了其应用范围。为此人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性，进而研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。纤维增强陶瓷基复合材料克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的抗热震冲击能力；同时保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点。

目前纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法主要有以下几种：浆料浸渍-热压法，化学反应法，熔体渗透(浸渍)法，溶胶-凝胶法和先驱体转化法。绝大多数纤维增强陶瓷基复合材料都采用溶胶-凝胶工艺制备。但是目前纤维增强陶瓷基复合材料的纤维增强体的编织主要依赖手工完成，这不仅增加了纤维增强陶瓷基复合材料的制备周期，同时其昂贵的编织成本也大大限制了其应用范围。

纤维缠绕技术发展已历经半个世纪，成为复合材料制造工艺中最重要的手段之一。它的机械化程度最高，产品范围也相当广泛。由于纤维缠绕制品具有比强度高、耐腐蚀、成本低、质量稳定等优点,而且易于实现机械化、自动化，生产效率高，因而适合制造大型零部件以及高性能复合材料结构重复生产。通过纤维缠绕技术制备纤维增强陶瓷基复合材料可以降低时间成本，提高机械化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种新型的制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法，包括以下步骤：

1)进行纤维预处理，去除纤维表面的环氧树脂；

2)将预处理后的纤维浸渍在溶胶中，得到完全浸渍的纤维；

3)将浸渍后的纤维缠绕到芯模上，并进行干燥处理；

4)将干燥处理后的样件依次进行复合浸渍、干燥、复合浸渍、干燥、烧结的步骤；

5)重复步骤4)，得到纤维增强陶瓷基复合材料。

进一步地，步骤1)所述预处理包括：将纤维用丙酮煮36-48h，然后更换新的丙酮，继续煮12-24h，最后在防爆间晾3-4天。

进一步地，步骤2)将预处理后的纤维浸渍在溶胶中2-5h，所述溶胶的密度为1.20～1.38g/cm³。

进一步地，步骤3)所述干燥处理包括：将缠绕好的样件在80-120℃的烘箱中保温12-24h。

进一步地，步骤4)包括：

复合浸渍：将干燥好的样件放在注胶罐中，将密度为1.25～1.32g/cm³的溶胶注入罐中，打压3.5～3.7MPa，保压24-36h；

干燥：保压结束后，将样件送入80-120℃烘箱中进行干燥12-24h；