[发明专利]一种陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用碳纤维布根据上压板和下压板的设计尺寸制备上压板预制体和下压板预制体，采用CVI工艺对上压板预制体和下压板预制体进行致密化处理，得到半致密化上压板和半致密化下压板；

S2、在半致密化上压板和半致密化下压板加工出多个阵列排布的走线单元，每个走线单元包括X型走线凹槽(3)和设置在X型的交叉点处的缝制孔(2)，所述缝制孔(2)的直径为R1；相邻走线单元的走线凹槽(3)的端部对应连接，得到初级上压板(1)和初级下压板(4)；

S3、将碳纤维束编织成直径为R2的碳纤维绳，采用CVI工艺对碳纤维绳进行热解碳界面层的制备，并高温处理，得到纤维绳预制体(5)；

S4、将初级上压板(1)和初级下压板(4)根据设计的间距固定放置，使用纤维绳预制体(5)将初级上压板(1)和初级下压板(4)进行连续缝制，使每个缝制孔(2)具有由n个纤维绳预制体(5)形成的支撑柱，n为整数且2≤n≤5，R2＝R1/[n+(0.5～1)]，形成初级陶瓷基复合材料轻质点阵结构；

S5、采用CVI工艺对初级陶瓷基复合材料轻质点阵结构进行致密化处理后，使用碳化硅粉和碳化硅晶须混合物，对走线凹槽(3)进行涂粉处理，并采用CVI工艺对上压板的上表面和下压板的下表面进行沉积处理，得到最终陶瓷基复合材料轻质点阵结构。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S1中，所述上压板预制体和下压板预制体为2D叠层预制体或2.5D编织预制体或三维四向编织预制体或三维五向编织预制体或三维针刺预制体。

3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S1中，所述碳纤维布为碳纤维平纹碳布，单层碳纤维平纹碳布厚度为0.15～0.17mm；

采用碳纤维束将叠层铺设后的碳纤维平纹碳布进行缝制定形后得到2D叠层预制体，2D叠层预制体的碳纤维布中碳纤维体积分数大于等于30％。

4.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S1中，致密化处理为采用CVI工艺依次制备热解碳界面层和碳化硅基体；

所述热解碳界面层的厚度为100～200nm；

制备碳化硅基体，直至半致密化上压板和半致密化下压板的体积密度为1.3～1.8g/cm³。

5.根据权利要求1-4任一所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S5中，碳化硅粉和碳化硅晶须混合物中，按照质量计碳化硅粉：碳化硅晶须＝1：(1～1.2)，混合介质采用聚乙烯醇和蒸馏水，按质量计，聚乙烯醇：蒸馏水＝1：(1.5～2.1)。

6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S2中，所述走线凹槽(3)为圆弧槽，弧底曲面半径为3～4mm，走线凹槽(3)弧底至初级上压板(1)的上表面或初级下压板(4)的下表面的距离为0.5～1.5mm；

缝制孔(2)直径R1为1-4mm。

7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S2中，走线凹槽(3)与碳纤维布中纤维走向夹角为30～60°。

8.根据权利要求7所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S3中，采用CVI工艺对碳纤维绳进行热解碳界面层的制备，制备的热解碳界面层厚度为100～300nm。

9.根据权利要求8所述的陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法，其特征在于：

步骤S4中，初级上压板(1)和初级下压板(4)根据设计的间距固定放置时，初级上压板(1)的缝制孔(2)在初级下压板(4)的投影，位于初级下压板(4)上对角相邻的两个缝制孔(2)的连线中点上。