[发明专利]一种浆料注射工艺制备碳纤维增韧硼化锆-碳化硅复合材料的方法

摘要

一种浆料注射工艺制备碳纤维增韧硼化锆‑碳化硅复合材料的方法，它涉及一种制备碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料的方法。本发明的目的是要解决现有碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料在制备过程中难以获得高致密度且碳纤维易损伤的问题。方法：一、制备均匀分散的ZrB2‑SiC陶瓷浆料；二、碳纤维增韧ZrB2‑SiC生坯；三、低温热压烧结，得到碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料。本发明制备的碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料的致密度高于92％，弯曲强度大于220MPa，断裂韧性大于4MPa·m1/2。本发明可获得一种浆料注射工艺制备碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料的方法。

主权项

一种浆料注射工艺制备碳纤维增韧硼化锆‑碳化硅复合材料的方法，其特征在于该方法具体是按以下步骤完成的：一、制备ZrB2‑SiC陶瓷浆料：将ZrB2粉体和SiC粉体混合，得到ZrB2粉体和SiC粉体的混合粉末；将ZrB2粉体和SiC粉体的混合粉末加入到无水乙醇中，再加入分散剂，再在球磨转速为150r/min～300r/min下球磨3h～5h，得到均匀分散的ZrB2‑SiC陶瓷浆料；步骤一中所述的ZrB2粉体和SiC粉体的混合粉末中ZrB2粉体的体积分数为60％～70％；步骤一中所述的ZrB2粉体和SiC粉体的混合粉末中SiC粉体的体积分数为30％～40％；步骤一中所述的分散剂与ZrB2粉体和SiC粉体的混合粉末的质量比(0.01～0.02):1；步骤一中所述的均匀分散的ZrB2‑SiC陶瓷浆料中固体含量的体积分数为10％～20％；二、在注射压力为20N～40N下将均匀分散的ZrB2‑SiC陶瓷浆料均匀注射到碳纤维预制体中，再在温度为20℃～30℃下真空干燥0.5h～1.5h，再进行压实，得到ZrB2‑SiC陶瓷浆料均匀填充于碳纤维预制体孔隙中的碳纤维增韧ZrB2‑SiC陶瓷生坯；步骤二中所述的压实的工艺参数为：压力100N～200N，压实时间为5min～10min；步骤二中所述的碳纤维预制体的密度为0.1g/cm3～0.2g/cm3，孔隙率为91.5％；步骤二中所述的碳纤维预制体的质量与均匀分散的ZrB2‑SiC陶瓷浆料的体积比为3g:(15mL～25mL)；三、将ZrB2‑SiC陶瓷浆料均匀填充于碳纤维预制体孔隙中的碳纤维增韧ZrB2‑SiC陶瓷生坯置于温度为20℃的真空环境中恒温干燥，完全干燥后得到生坯；将生坯装入到石墨模具中，再在温度为1400℃～1500℃和烧结压力为20MPa～40MPa下真空热压烧结1h～3h，得到碳纤维增韧ZrB2‑SiC复合材料。