[发明专利]一种具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料的制备方法

说明书

一种具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料的制备方法，它涉及一种SiBCN复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有SiBCN陶瓷材料存在韧性低，应用可靠性低，烧结温度和压力高及现有短碳纤维在基体中分散不均匀、团聚的问题。方法：一、制备短碳纤维预制体；二、制备SiBCN浆料；三、制备多层短碳纤维‑SiBCN坯体；四、热解，得到具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料。本发明不需要特殊的复合材料制备技术，制备工艺简单。本发明可获得一种具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料。

技术领域

本发明涉及一种SiBCN复合材料的制备方法。

背景技术

高温热结构材料在航空航天领域有着广泛的应用，如高超声速飞行器鼻锥、机翼前缘、发动机整流罩及卫星、空间站用喷管等，它们使用环境恶劣，要求材料具有高强韧性及良好的耐烧蚀、抗热震和抗氧化等性能。SiBCN亚稳陶瓷是指同时具有Si、B、C、N四种元素原子，中低温下具有长程无序、短程有序的无定形态而高温下具有纳米胶囊状结构特征的新型结构-功能一体化陶瓷材料，与传统晶态SiC、Si₃N₄陶瓷相比，SiBCN陶瓷材料具有在高温下表现出更为优异的性能特点，很适合作为超高温结构材料。然而机械合金化法制备的SiBCN陶瓷(MA-SiBCN)其固有的脆性严重限制了使用可靠性，需要引入如纤维的第二相改进韧性。短碳纤维具有高强度，高模量的特点特别适合机械合金化法制备的SiBCN陶瓷的增强体，但是MA-SiBCN陶瓷需要在温度高于1800℃压力大于60MPa下才能烧结致密化，加入纤维后纤维团聚分布不均匀导致烧结致密化更困难，并且烧结温度越高，对纤维的损伤越大，纤维与基体界面结合强度越大，严重影响纤维的增强增韧效果。

发明内容

本发明的目的是要解决现有SiBCN陶瓷材料存在韧性低，应用可靠性低，烧结温度和压力高及现有短碳纤维在基体中分散不均匀、团聚的问题，而提供一种具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料的制备方法。

一种具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备短碳纤维预制体：

首先将切好的短碳纤维进行超声分散，然后使用筛网滤出，平铺自然晾干，得到短碳纤维预制体；

二、制备SiBCN浆料：

将SiBCN粉体加入到无水乙醇中，再加入酚醛树脂，磁力搅拌，超声分散，得到SiBCN浆料；

三、制备多层短碳纤维-SiBCN坯体：

①、在一片短碳纤维预制体的表面均匀涂覆一层SiBCN浆料，再叠放另外一片短碳纤维预制体；

②、循环步骤三①，多层短碳纤维预制体进行层铺，得到多层叠放的短碳纤维预制体；

③、将多层叠放的短碳纤维预制体放置于室温下自然晾干，再放入温压机或金属模具中加压固化，得到多层短碳纤维-SiBCN坯体；

四、热解：

在保护气氛下，将多层短碳纤维-SiBCN坯体升温至900℃～1100℃，在900℃～1100℃下热解，冷却至室温，得到具有伪塑性断裂的Csf/SiBCN复合材料。

本发明的优点：

本发明不需要特殊的复合材料制备技术，制备工艺简单，解决了传统方法制备的短纤维增强陶瓷基复合材料中短纤维在基体分散不均匀，含量高，混料过程中纤维断裂，烧结温度高导致纤维损伤大的问题，克服了SiBCN陶瓷的脆性，赋予SiBCN陶瓷好的韧性和应用可靠性。

附图说明

图1为实施例中使用的SiBCN粉体的XRD图谱；

图2为实施例中使用的酚醛树脂的TG图；