[发明专利]C/SiC陶瓷基复合材料弹簧及其制备方法

权利要求书

1.一种C/SiC陶瓷基复合材料弹簧，其特征在于：所述弹簧是以碳化硅为基体，以体积分数为30%～45%的碳纤维作为增强相，所述弹簧的表面沉积有SiC涂层；室温下所述弹簧的刚度达到3.5N/mm～8N/mm，且在800℃～1200℃的空气中刚度保留率为70%～85%。

2.一种C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，包括以下步骤：

（1）弹簧预制件的成型：将合股后的碳纤维加入到树脂体系中进行浸渍，将浸渍后的碳纤维预制件在石蜡模具或水溶性模具上缠绕成型，室温下交联固化得到弹簧预制件；

（2）弹簧粗坯的成型：将成型于所述石蜡模具上的弹簧预制件加热至80℃～150℃使石蜡模具熔融、除去，或者将成型于所述水溶性模具上的弹簧预制件置于40℃～70℃的水中溶解除去水溶性模具，然后将脱模后的弹簧预制件套设在一石墨模具上，并在900℃～1400℃温度下使所述树脂体系裂解，得到弹簧粗坯；

（3）弹簧致密化：将上述的弹簧粗坯置于聚碳硅烷-二甲苯体系或聚碳硅烷-二乙烯基苯体系中真空浸渍，然后在900℃～1400℃温度下裂解，重复本步骤的浸渍-裂解工艺多个周期直至完成致密化，制得弹簧半成品；

（4）弹簧表面抗氧化处理：以三氯甲基硅烷或液态聚硅烷为先驱体，采用化学气相沉积工艺在所述弹簧半成品表面沉积SiC涂层，最后制备得到C/SiC陶瓷基复合材料弹簧成品。

3.根据权利要求2所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的树脂体系为聚碳硅烷-二乙烯基苯溶液、环氧树脂-丙酮溶液或者酚醛树脂-乙醇溶液，所述树脂体系中还含有固化剂。

4.根据权利要求3所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述聚碳硅烷-二乙烯基苯溶液中聚碳硅烷、二乙烯基苯、固化剂的质量比为1∶（0.5～2）∶（0.01～0.05）；所述环氧树脂-丙酮溶液中环氧树脂、丙酮、固化剂的质量比为1∶（0.5～3）∶（0.05～0.1）；所述酚醛树脂-乙醇溶液中酚醛树脂、乙醇、固化剂的质量比为1∶（0.5～2）∶（0.02～0.1）。

5.根据权利要求2所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述聚碳硅烷-二甲苯体系中聚碳硅烷与二甲苯的质量比为1∶（0.5～2），所述聚碳硅烷-二乙烯基苯体系中聚碳硅烷与二乙烯基苯的质量比为1∶（0.5～2）。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中交联固化的时间为1h～5h。

7.根据权利要求2～5中任一项所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中石蜡模具熔融的保温时间为0.5h～1h；所述步骤（2）中溶解除去水溶性模具的浸泡时间为3h～9h。

8.根据权利要求2～5中任一项所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中真空浸渍时间为3h～10h，所述步骤（3）中裂解时的保温时间为0.5h～2h，所述致密化时的所需的周期数为7～18。

9.根据权利要求2～5中任一项所述的C/SiC陶瓷基复合材料弹簧的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中化学气相沉积工艺的温度为950℃～1100℃，沉积时间为1h～6h。