一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112279663A(43)申请公布日2021.01.29(21)申请号202011176983.6C04B35/64(2006.01)(22)申请日2020.10.29(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人姜娟倪娜赵晓峰丁奇肖巍伟史银春(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人顾艳哲(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/10(2006.01)C04B35/48(2006.01)C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法(57)摘要本发明涉及一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，包括首先将连续陶瓷纤维预制体置于模具中，随后将纳米陶瓷粉体少量多次逐步倒入模具中连续陶瓷纤维预制体上，并经过机械振荡使纳米陶瓷粉体充分填充预制体内部的孔隙；之后将所得松散复合材料采用一定压力进行压制成型，得到坯体；然后将坯体置于闪烧炉中，升温至预设温度，并施加预设电场强度的电场，直至出现闪烧现象；随后将电源由恒压状态转变为恒流状态，并在预设电流密度下保温一段时间，最后经降温冷却后即得到连续纤维增强陶瓷基复合材料。与现有技术相比，本发明具有烧结温度低、制备周期短、所得复合材料更加致密、陶瓷晶粒更细小、力学性能更加优异等优点。CN112279663ACN112279663A权利要求书1/1页1.一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将连续陶瓷纤维预制体置于模具中，加入纳米陶瓷粉体，并依次经过机械振荡与压制成型后，得到坯体；2)将坯体升温至预设温度并施加预设电场强度的电场，直至出现闪烧现象；3)将电源由恒压状态转变为恒流状态并保温，冷却后即得到连续纤维增强陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中，连续陶瓷纤维包括SiC纤维、Al2O3纤维及ZrO2纤维中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中，预制体结构包括二维纤维布叠层、三维针刺或2.5维编织预制体，连续陶瓷纤维预制体的体积分数为30-40％。4.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的纳米陶瓷粉体包括SiC粉、Al2O3粉或ZrO2粉中的至少一种；粉体尺寸为50-500nm。5.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的机械振荡时间为20-120min；所述的压制成型中，成型压力为100-300MPa，成型时间为60-600s。6.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的坯体形状为长条形或圆柱形，坯体在电场方向的长度为1-30cm。7.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤2)中，升温速率为2-20℃/min，预设温度为0.3Tm-0.8Tm，其中Tm为纳米陶瓷粉体的熔融温度。8.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的预设电场强度为20-1000V/cm。9.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的恒流状态下，电流密度为10-500mA/mm2。10.根据权利要求1所述的一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的冷却包括：以5-30℃/min的降温速率冷却到室温。2CN112279663A说明书1/5页一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法技术领域[0001]本发明属于连续纤维增强陶瓷基复合材料技术领域，涉及一种利用闪烧技术制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的方法。背景技术[0002]连续纤维增强陶瓷基复合材料是将连续陶瓷纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。连续纤维增强陶瓷基复合材料不仅具有陶瓷基体耐高温、抗氧化、抗蠕变、高强度、耐腐蚀等优点，还可以克服块体结构陶瓷断裂韧性低和抗冲击性能差的缺点，其假塑性断裂模式可以避免使用过程中结构件脆性断裂引起的灾难性问题。连续纤维增强陶瓷基复合材料作为一种综合性能优异的高温热结构材料，在航空、航天和核能领域具有广泛的应用前