1.本發(fā)明涉及碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

2.碳化硅(sic)纖維是一種由等量的碳和硅按金剛石結(jié)構(gòu)周期排列而成的陶瓷纖維，實(shí)際的碳化硅纖維中可能含有碳和氧元素等。碳化硅纖維具有直徑小、強(qiáng)度高、模量高、耐溫性好、密度小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。高性能的連續(xù)碳化硅纖維可以滿足高性能陶瓷基復(fù)合材料的苛刻要求：細(xì)直徑、抗氧化、耐高溫、抗蠕變和耐腐蝕；可以在不低于1300℃空氣中和不低于1600℃的惰性氣氛中穩(wěn)定使用；纖維強(qiáng)度可達(dá)1960～4410mpa，模量可達(dá)176～400gpa。

3.碳化硅陶瓷基復(fù)合材料是由高強(qiáng)度的陶瓷纖維和碳化硅陶瓷基體復(fù)合而成，一般包括四大結(jié)構(gòu)單元：增強(qiáng)纖維、界面相、碳化硅基體以及表面抗環(huán)境涂層。增強(qiáng)纖維相當(dāng)于陶瓷基復(fù)合材料的“骨架”，是復(fù)合材料主要承載結(jié)構(gòu)單元，復(fù)合材料的宏觀強(qiáng)度很大程度上取決于增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度。目前，碳化硅陶瓷基復(fù)合材料常采用碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維等增強(qiáng)纖維，界面相較多采用碳涂層、bn涂層。碳化硅作為碳化陶瓷基復(fù)合材料的基體材料，具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)高模等優(yōu)點(diǎn)。表面抗環(huán)境涂層作為陶瓷基復(fù)合材料(cmc)的最外層，可分為單一涂層和復(fù)合涂層，包括pyc、b4c、bn、sic、sic-b4c等涂層種類。

4.對(duì)同一纖維增強(qiáng)的sicf/sic復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度、延伸率、斷裂功隨纖維體積分?jǐn)?shù)的增加幾乎呈線性上升的趨勢(shì)。因此，陶瓷基復(fù)合材料的纖維體積分?jǐn)?shù)對(duì)其力學(xué)性能影響重大。纖維體積分?jǐn)?shù)為纖維體積占纖維增強(qiáng)復(fù)合材料總體積的百分比。受編織技術(shù)、基體浸入纖維預(yù)制體、纖維物理性能等因素的影響，纖維預(yù)制體體積分?jǐn)?shù)(纖維預(yù)制體體積分?jǐn)?shù)是纖維體積除以預(yù)制體體積)有上限，因而導(dǎo)致纖維增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能有上限。

5.根據(jù)連續(xù)碳化硅纖維的組成及其性能可將碳化硅纖維分為三代：第一代高氧高碳型連續(xù)碳化硅纖維，第二代低氧高碳型連續(xù)碳化硅纖維和第三代近化學(xué)計(jì)量比型連續(xù)碳化硅纖維。連續(xù)氮化硅纖維價(jià)格昂貴，主要應(yīng)用于航空航天、核能等高端應(yīng)用領(lǐng)域，如制備sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料用于下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)。第三代連續(xù)碳化硅纖維的碳硅原子比接近1:1，具有更高模量、更高密度、能在1400℃高溫長(zhǎng)時(shí)使用，突出的中子輻照穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。

6.在連續(xù)碳化硅纖維的生產(chǎn)制造，以及纖維預(yù)制體的編織過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的廢絲，這些廢絲由于束絲長(zhǎng)度、密度、線密度、直徑等原因不達(dá)標(biāo)，無(wú)法繼續(xù)應(yīng)用到高性能陶瓷基復(fù)合材料的編織預(yù)制體當(dāng)中因而成為不合格產(chǎn)品即廢絲，造成資源的浪費(fèi)。

7.鑒于此，本案發(fā)明人對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

8.本發(fā)明的目的在于提供一種能夠充分利用廢料的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶

瓷基復(fù)合材料的制備方法，該方法制備的碳化硅陶瓷基復(fù)合材料性能優(yōu)異。

9.為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用這樣的技術(shù)方案：

10.碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

11.步驟一：碳化硅短纖制作：

12.(1)、將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于500-700℃保溫0.5-2h，去除表面的上漿劑或油劑；

13.(2)、將碳化硅纖維廢絲切割成長(zhǎng)度＜10mm的短纖維；

14.(3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm；

15.(4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖；

16.步驟二：纖維預(yù)制體制作：

17.(1)、以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體；

18.(2)、將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于500-700℃保溫0.5-2h進(jìn)行除漿；

19.(3)、采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積氮化硼涂層，涂層厚度為200-500nm；

20.步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：

21.(1)、以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占前驅(qū)體5％-10％體積分?jǐn)?shù)的所述碳化硅短纖；

22.(2)、將上述原料加入球磨機(jī)中球磨得到混合漿料；

23.步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：

24.(1)、以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5；

25.步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

26.(1)、將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，在1-3mpa下經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯；

27.(2)、第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解；

28.(3)、第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。

29.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，所述第三代連續(xù)碳化硅纖維的密度為3.0-3.25g.cm-3

，硅碳原子個(gè)數(shù)比為0.95-1.1之間，氧含量低于0.8％。

30.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，步驟二的(1)中，第三代連續(xù)碳化硅纖維占纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)為40％。

31.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，步驟二的(3)中，將化學(xué)氣相沉積的沉積爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫1-2h后繼續(xù)升溫至1000-1250℃，保溫0.5-1h后，按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)狻?br />
32.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，步驟二的(3)中，沉積壓力為0.5-3kpa，沉積1-3h后降至室溫，涂層厚度為200-350nm。

33.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，步驟三的(1)和步驟四的(1)中，所述聚碳硅烷的軟化點(diǎn)

為180℃-230℃，數(shù)均分子量為1100-1600，氧含量＜0.7％％，陶瓷產(chǎn)率≥52％。

34.作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，步驟五中，裂解氣氛為氮?dú)猓呀鉁囟葹?400-1500℃，保溫時(shí)間3h-5h。

35.采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

36.(1)、充分利用連續(xù)碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生的第三代碳化硅纖維廢絲，制備纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料，一方面可使高成本、高性能的連續(xù)碳化纖維廢絲得以高效利用，另一方面可在一定程度減小碳化硅纖維生產(chǎn)廠家因廢絲產(chǎn)生的損失。采用第三代連續(xù)碳化硅纖維廢絲制作短纖維，并優(yōu)選密度為3.0-3.25g.cm-3

，硅碳原子個(gè)數(shù)比為0.95-1.1，氧含量低于0.8％的廢絲纖維，確?；厥绽玫睦w維廢絲密度更高、缺陷更少，其發(fā)揮增強(qiáng)的作用越好。

37.(2)、采用pip法(先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法)制備陶瓷基復(fù)合材料，在前三個(gè)浸漬-裂解循環(huán)的浸漬過(guò)程中引入交聯(lián)劑(二乙烯基苯，二乙烯基苯同時(shí)也是溶劑)和碳化硅短纖，可使由聚碳硅烷、交聯(lián)劑、碳化硅短纖組成的前驅(qū)體充分封填纖維預(yù)制體中的編織孔洞。短纖維廢絲為基體提供彌散的短纖維橋聯(lián)結(jié)構(gòu)。聚碳硅烷和交聯(lián)劑在裂解過(guò)程中，由于交聯(lián)劑對(duì)聚碳硅烷的交聯(lián)作用，使其在纖維預(yù)制體中原位裂解形成絮狀纖維。短纖維廢絲和原位裂解而成的絮狀纖維在一定程度上也提高了復(fù)合材料的纖維體積分?jǐn)?shù)，因而增強(qiáng)了基體。

38.(3)、本發(fā)明制備的陶瓷基復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度＞460mpa，密度≥2.55g/cm3，開(kāi)口氣孔率＜6.2％，優(yōu)于無(wú)添加短纖維廢絲增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料。

附圖說(shuō)明

39.圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

40.為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例和圖1進(jìn)行詳細(xì)闡述。

41.實(shí)施例1

42.碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

43.步驟一：碳化硅短纖制作：

44.1)將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于500℃保溫2h，去除表面的上漿劑或油劑，其中，第三代碳化硅纖維廢絲采用現(xiàn)有技術(shù)中的材料，實(shí)施例中采用福建立亞新材有限公司生產(chǎn)cansas3300系列連續(xù)碳化硅纖維過(guò)程中產(chǎn)生的廢絲(下同)。

45.2)將碳化硅纖維廢絲切割成＜10mm的短纖維；

46.3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm。

47.4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖。

48.步驟二：纖維預(yù)制體制作：

49.1)以第三代連續(xù)碳化硅纖維(采用福建立亞新材有限公司生產(chǎn)cansas 3300系列連續(xù)碳化硅纖維，下同)為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體,纖維預(yù)制體中纖維的體積分?jǐn)?shù)為40％。

50.2)將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于500℃保溫2h進(jìn)行除漿；

51.3)采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積bn涂層(即氮化硼涂層)。沉積參數(shù)

為：將爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫2h后繼續(xù)升溫至1250℃，保溫1h后按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)?，沉積壓力為3kpa，沉積1h后降至室溫。

52.步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：

53.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占浸漬該步驟的前驅(qū)體的6％體積分?jǐn)?shù)的碳化硅短纖。

54.2)將上述原料按比例加入球磨機(jī)中，以200rpm的轉(zhuǎn)速球磨8h，得到混合漿料。

55.步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：

56.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體b，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5。

57.步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

58.1)將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯。

59.2)第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行裂解。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間3h。

60.3)第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間5h。

61.根據(jù)上述方法，制得sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料，bn涂層的厚度為200nm，抗彎強(qiáng)度為460.4mpa，密度為2.61g/cm3，開(kāi)口氣孔率5.4％(抗彎強(qiáng)度參考工程陶瓷的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；密度和開(kāi)口氣孔率采用阿基米德排水法測(cè)試，下同)。

62.實(shí)施例2

63.碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

64.步驟一：碳化硅短纖制作：

65.1)將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于500℃保溫2h，去除表面的上漿劑或油劑。

66.2)將碳化硅纖維廢絲切割成＜10mm的短纖維；

67.3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm。

68.4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖。

69.步驟二：纖維預(yù)制體制作：

70.1)以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體,纖維預(yù)制體中纖維的體積分?jǐn)?shù)為40％。

71.2)將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于500℃保溫2h進(jìn)行除漿；

72.3)采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積bn涂層。沉積參數(shù)為：將爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫2h后繼續(xù)升溫至1250℃，保溫1h后按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)猓练e壓力為3kpa，沉積1h后降至室溫。

73.步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：

74.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占浸漬前驅(qū)體的8％體積分?jǐn)?shù)的碳化硅短纖。

75.2)將上述原料按比例加入球磨機(jī)中，以200rpm的轉(zhuǎn)速球磨8h，得到混合漿料。

76.步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：

77.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體b，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5。

78.步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

79.1)將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯。

80.2)第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行裂解。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間3h。

81.3)第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間5h。

82.根據(jù)上述方法，制得sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料，bn涂層的厚度為200nm，抗彎強(qiáng)度為465.4mpa，密度為2.60g/cm3，開(kāi)口氣孔率5.5％。

83.實(shí)施例3

84.碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

85.步驟一：碳化硅短纖制作：

86.1)將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于600℃保溫1h，去除表面的上漿劑或油劑。

87.2)將碳化硅纖維廢絲切割成＜10mm的短纖維；

88.3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm。

89.4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖。

90.步驟二：纖維預(yù)制體制作：

91.1)以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體,纖維預(yù)制體中纖維體積分?jǐn)?shù)為40％。

92.2)將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于600℃保溫1h進(jìn)行除漿；

93.3)采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積bn涂層，沉積參數(shù)為：將爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫2h后繼續(xù)升溫至1200℃，保溫0.5h后通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)?，沉積壓力為2kpa，沉積2h后降至室溫。

94.步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：

95.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占浸漬前驅(qū)體的8％體積分?jǐn)?shù)的碳化硅短纖。

96.2)將上述原料按比例加入球磨機(jī)中，以250rpm的轉(zhuǎn)速球磨7h，得到混合漿料。

97.步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：

98.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體b，二乙烯基苯與液態(tài)的重量比為0.5。

99.步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

100.1)將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯。

101.2)第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間4h。第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。裂解溫度為1450℃，保溫時(shí)間4h。

102.根據(jù)上述方法，制得sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料，bn涂層的厚度為250nm，抗彎強(qiáng)度

為472.5.4mpa，密度為2.60g/cm3，開(kāi)口氣孔率5.8％。

103.實(shí)施例4

104.一種碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

105.步驟一：碳化硅短纖制作：

106.1)將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于700℃保溫0.5h，去除表面的上漿劑或油劑。

107.2)將碳化硅纖維廢絲切割成＜10mm的短纖維；

108.3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm。

109.4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖。

110.步驟二：纖維預(yù)制體制作：

111.1)以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體,纖維預(yù)制體的纖維體積分?jǐn)?shù)為40％。

112.2)將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于700℃保溫0.5h進(jìn)行除漿；

113.3)采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積bn涂層，沉積參數(shù)為：將爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫1h后繼續(xù)升溫至1000℃，保溫1h后按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)?，沉積壓力為0.5kpa，沉積3h后降至室溫。。

114.步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：

115.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯為前驅(qū)體混合液，乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占浸漬前驅(qū)體的10％體積分?jǐn)?shù)的碳化硅短纖。

116.2)將上述原料按比例加入球磨機(jī)中，以300rpm的轉(zhuǎn)速球磨5h，得到混合漿料。

117.步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：

118.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體b，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5。

119.步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

120.1)將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯。第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間5h。第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。裂解溫度為1500℃，保溫時(shí)間3h。

121.根據(jù)上述方法，制得sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料，bn涂層的厚度為350nm，抗彎強(qiáng)度為480.6mpa，密度為2.58g/cm3，開(kāi)口氣孔率6.15％。

122.對(duì)比例1

123.一種不含碳化硅纖維廢絲的陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

124.步驟一：纖維預(yù)制體制作：

125.1)以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體,纖維預(yù)制體的纖維體積分?jǐn)?shù)為40％。

126.2)將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于500℃保溫2h進(jìn)行除漿；

127.3)采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積bn涂層，沉積參數(shù)為：將爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫2h后繼續(xù)升溫至1250℃，保溫1h后按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)?，沉積壓力為3kpa，沉積1h后降至室溫。

128.步驟二：浸漬前驅(qū)體a制作：

129.1)以聚碳硅烷和二乙烯基苯為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5。

130.2)將上述原料按比例加入球磨機(jī)中，以200rpm的轉(zhuǎn)速球磨8h，得到混合漿料。

131.步驟三pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：

132.1)將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯

133.2)第1-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。裂解溫度為1400℃，保溫時(shí)間5h。

134.根據(jù)上述方法，制得sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料，bn涂層的厚度為200nm，抗彎強(qiáng)度為436mpa，密度為2.56g/cm3，開(kāi)口氣孔率6.1％。

135.綜上，通過(guò)對(duì)比實(shí)施例和對(duì)比例可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明制備的sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度＞460mpa，優(yōu)于不添加短纖維廢絲的sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料。對(duì)比各實(shí)施例可知，添加的短纖維廢絲體積分?jǐn)?shù)越高、bn涂層厚度越厚越有利于sicf/sic陶瓷基復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度的提升。

136.本發(fā)明的產(chǎn)品形式并非限于本案實(shí)施例，任何人對(duì)其進(jìn)行類似思路的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。技術(shù)特征：

1.碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：碳化硅短纖制作：(1)、將第三代碳化硅纖維廢絲放入馬弗爐中于500-700℃保溫0.5-2h，去除表面的上漿劑或油劑；(2)、將碳化硅纖維廢絲切割成長(zhǎng)度＜10mm的短纖維；(3)以無(wú)水乙醇為溶劑，將上述短纖維放入球磨機(jī)中磨細(xì)至長(zhǎng)度小于100μm；(4)將無(wú)水乙醇烘干，得到碳化硅短纖；步驟二：纖維預(yù)制體制作：(1)、以第三代連續(xù)碳化硅纖維為原材料，采用2.5d編織工藝制備碳化硅纖維預(yù)制體；(2)、將上述纖維預(yù)制體放入馬弗爐中于500-700℃保溫0.5-2h進(jìn)行除漿；(3)、采用化學(xué)氣相沉積法在纖維預(yù)制體表面沉積氮化硼涂層，涂層厚度為200-500nm；步驟三：浸漬前驅(qū)體a制作：(1)、以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5，添加占前驅(qū)體5％-10％體積分?jǐn)?shù)的所述碳化硅短纖；(2)、將上述原料加入球磨機(jī)中球磨得到混合漿料；步驟四：浸漬前驅(qū)體b制作：(1)、以聚碳硅烷和二乙烯基苯作為前驅(qū)體混合液，二乙烯基苯與聚碳硅烷的重量比為0.5；步驟五：pip法制作陶瓷基復(fù)合材料：(1)、將步驟二得到的纖維預(yù)制體放入真空浸漬罐中，在1-3mpa下經(jīng)浸漬-裂解循環(huán)制備復(fù)合材料生坯；(2)、第1-3個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體a為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解；(3)、第4-n個(gè)浸漬-裂解循環(huán)為：以浸漬前驅(qū)體b為基體材料，充分浸漬后進(jìn)行裂解，直至復(fù)合材料增重＜1％。2.如權(quán)利要求1所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述第三代連續(xù)碳化硅纖維的密度為3.0-3.25g.cm-3

，硅碳原子個(gè)數(shù)比為0.95-1.1之間，氧含量低于0.8％。3.如權(quán)利要求2所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟二的(1)中，第三代連續(xù)碳化硅纖維占纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)為40％。4.如權(quán)利要求3所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟二的(3)中，將化學(xué)氣相沉積的沉積爐內(nèi)抽真空，真空度＜100pa，后升溫至500℃，保溫1-2h后繼續(xù)升溫至1000-1250℃，保溫0.5-1h后，按照1:2的摩爾比通入三(二甲基氨基)硼烷和氮?dú)狻?.如權(quán)利要求4所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟二的(3)中，沉積壓力為0.5-3kpa，沉積1-3h后降至室溫，涂層厚度為200-350nm。6.如權(quán)利要求5所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟三的(1)和步驟四的(1)中，所述聚碳硅烷的軟化點(diǎn)為180℃-230℃，數(shù)均分子

量為1100-1600，氧含量＜0.7％％，陶瓷產(chǎn)率≥52％。7.如權(quán)利要求6所述的碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟五中，裂解氣氛為氮?dú)?，裂解溫度?400-1500℃，保溫時(shí)間3h-5h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及碳化硅纖維廢絲增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一：碳化硅短纖制作，步驟二：纖維預(yù)制體制作，步驟三：浸漬前驅(qū)體A制作，步驟四：浸漬前驅(qū)體B制作，步驟五：PIP法制作陶瓷基復(fù)合材料。本發(fā)明具有如下有益效果：(1)、充分利用連續(xù)碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生的第三代碳化硅纖維廢絲，在一定程度減小碳化硅纖維生產(chǎn)廠家因廢絲產(chǎn)生的損失。本發(fā)明制備的陶瓷基復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度＞460MPa，密度≥2.55g/cm3，開(kāi)口氣孔率＜6.2％，優(yōu)于無(wú)添加短纖維廢絲增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料。合材料。合材料。

技術(shù)研發(fā)人員：崔冰峽 莊佳慧 黃祥賢 張燕真 蔡武集 吳佳瑜

受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建立亞新材有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.06.17

技術(shù)公布日：2022/9/9