[发明专利]一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于：所述耐热板背部设置凸台，所述凸台设有凹槽，凹槽设有内螺纹，凹槽螺纹连接螺柱，所述螺柱长度大于凹槽深度；制备方法包括如下步骤：

（1）制备预制体：将纤维制备成与最终产品形状一致、尺寸富有余量的纤维预制体；

（2）制备界面层：将步骤（1）所得的纤维预制体经CVI沉积热解炭界面层，获得预制体坯体；

（3）浸渍-固化-裂解：将步骤（2）所得预制体坯体重复浸渍-固化-裂解2-4次；所述裂解包括低温裂解和/或高温裂解，所述低温裂解的温度为950-1300℃，高温裂解的温度为1300-1500℃；

（4）机械加工：将步骤（3）所得制品按照设计尺寸加工凸台，并对凸台加工内螺纹；

（5）安装螺柱：将与凸台内螺纹螺纹配合的螺柱与凸台螺纹连接；

（6）重复浸渍-固化-裂解：将步骤（5）所得制品重复浸渍-固化-裂解2-4次，裂解为850-1300℃的低温裂解；再重复浸渍-固化-裂解1-2次，裂解为1300-1500℃的高温裂解；

（7）CVI制备增密SiC基体：将步骤（6）所得制品采用CVI技术制备SiC基体；

（8）CVD沉积SiC涂层：将伸出凸台的螺柱用碳纸包覆，然后放入化学气相沉积炉中，在步骤（7）所得制品表面化学气相沉积一层SiC涂层，然后拆除碳纸，即得到纤维增强陶瓷基复合材料耐热板。

2.如权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述纤维为碳纤维或碳化硅纤维；所述纤维预制体为通过纤维以2.5D针刺、2.5D穿刺成型方式制备而成，纤维预制体的密度为0.4-0.6g/cm³。

3.如权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述CVI沉积热解炭界面层具体为：将纤维预制体固定，以5-15L/min的流量通入碳源气体，采用等温CVI在纤维预制体表面沉积一层热解炭界面层，在氩气或氮气气氛下自然降温至室温；所述碳源气体选自天然气、甲烷、丙烷、丙烯中的任一种或多种；所述CVI的沉积温度为800-1300℃，沉积时间为1-60h，炉内压力为0.5-20kPa。

4.如权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（6）中所述浸渍包括真空浸渍和压力浸渍；

所述真空浸渍为：将制品放入真空浸渍桶中，抽真空至200Pa以下，保真空0.5-1h后，注入陶瓷先驱体浆料或含有纳米陶瓷粉的陶瓷先驱体浆料，再保真空1-5h，破真空取出；

所述压力浸渍为：将制品放入压力浸渍罐中，压力浸渍罐内压力为1-6MPa，升温至50-70℃，保温1-5h，随炉降温至室温后取出。

5.如权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（6）中所述固化为：将制品放入鼓风干燥箱中，以5-10℃/min的升温速率升温至120-250℃，保温时间为3-10h，随炉自然冷却至室温后取出。

6.如权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（6）中所述裂解为：将制品放入烧结炉中，炉内为200Pa以下的真空状态或炉内压力为100-200kPa的微正压状态，升温速率5-10℃/min，保温2-10h，然后在氩气或氮气氛围下自然冷却至室温。

7.如权利要求4所述纤维增强陶瓷基复合材料耐热板的制备方法，其特征在于，

所述陶瓷先驱体浆料是由陶瓷先驱体与溶剂按照10:（3-8）的质量比混合而成；

所述含有纳米陶瓷粉的陶瓷先驱体浆料是由陶瓷先驱体、溶剂、纳米陶瓷粉按照10：（3-8）：（0.5-2）的质量比混合而成；

陶瓷先驱体为聚甲基硅烷、聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚硼硅氮烷中的一种或多种；

溶剂为二乙烯基苯、二甲苯、甲苯中的一种或多种；

纳米陶瓷粉选自硅、锆以及其它过渡金属元素的碳化物、氮化物和硼化物中的任一种或多种。