[发明专利]兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料，其特征在于：在以多孔SiC陶瓷中间体组成的SiC基体中，将SiC陶瓷填充于多孔SiC陶瓷中间体的“纤维丝孔”中，获得多孔SiC/SiC陶瓷复合材料；所述SiC/SiC陶瓷复合材料表面平整无缺陷；内部存在以闭孔为主的孔隙；回填形成的“SiC纤维”复制了碳纤维的尺寸特征，直径为6～7μm；复合材料结构单元组成纯净，均为SiC相。

2.根据权利要求1所述兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料，其特征在于：对多孔SiC/SiC陶瓷复合材料再采用RMI工艺进一步填充复合材料中的“纤维束间孔”，获得致密的SiC/SiC陶瓷复合材料。

3.一种制备权利要求1或2所述兼具优异成型性和良好力学性能的SiC/SiC陶瓷复合材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、牺牲模板法制备多孔SiC陶瓷中间体：以碳纤维为原材料，利用碳纤维良好的编织性成型成工件预制体，进行CVI SiC之后得到近致密化的C_f/SiC复合材料；

将所得的C_f/SiC复合材料置于管式炉中，在干燥空气气氛下进行氧化，除去复合材料中的碳纤维，由此获得多孔SiC陶瓷中间体；

步骤2、多孔SiC陶瓷中间体的PCS浸渍工艺：以液态聚碳硅烷VHPCS和二甲苯的混合溶液为浸渍液，将多孔SiC陶瓷中间体置于浸渍液中进行真空浸渍；

步骤3、含PCS多孔SiC陶瓷中间体的固化交联工艺：将步骤2得到的浸渍后材料置于管式炉中，在氩气气氛下进行PCS的固化交联，工艺为：以2～3℃/min的速率从室温升至T2，再以0.5～1℃/min的速率从T2升至T3，后于T3保温1～3h；其中T2为110～120℃，T3为200～250℃；

步骤4、含PCS多孔SiC陶瓷中间体的裂解热处理工艺：将固化后材料置于管式炉中，在氩气气氛下进行PCS的裂解，得到多孔SiC/SiC陶瓷复合材料；

PCS的裂解工艺为：以3～5℃/min的速率从室温升至T4，再以5～10℃/min的速率从T4升至裂解温度T5，于T5保温1～3h后，以3～5℃/min的速率从T5升至热处理温度T6，于T6保温2～5h后，再以3～6℃/min的速率降至室温；其中T4为300～350℃，T5为800～900℃，T6为1300～1600℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对步骤4得到的存在“纤维束间孔”SiC/SiC陶瓷复合材料，借助反应熔体渗透工艺RMI向这些孔隙中填充SiC基体，并利用RMI过程中碳硅反应的体积膨胀协同提高复合材料的致密度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1进行数次CVI SiC之后得到近致密化的C_f/SiC复合材料。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1的氧化工艺为：以2～5℃/min的速率从室温升至T1，于T1保温40～50小时。其中T1为600～700℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2浸渍时间为1～1.5h，浸渍压力为-0.095～-0.1MPa。