一种避免热不匹配的碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料及其制备方法

    公开(公告)号:CN113024259B

    公开(公告)日:2022-05-06

    申请号:CN202110291042.5

    申请日:2021-03-18

    摘要: 本发明属于超高温陶瓷基复合材料领域,具体涉及一种避免热不匹配的碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料及其制备方法。在碳纤维的截面方向上,具有n层以碳纤维为中心从内到外热膨胀系数逐渐变大的梯度陶瓷基体,陶瓷基体原料包括:二硼化物超高温陶瓷、碳化硅和二硅化锆;所述的二硼化物超高温陶瓷包括二硼化锆或二硼化铪;制备方法是在碳纤维上电泳沉积n层径向梯度陶瓷涂层,然后热压烧结得到复合材料。本发明的效果和益处:解决了碳纤维与基体热不匹配的问题,提升了复合材料的机械性能,避免了复合材料抗氧化、抗烧蚀性能的下降;设计的梯度陶瓷基体,提高了复合材料的抗断裂性能和抗热冲击性能;优化了基体组分,提升了复合材料的耐超高温性能。

    一种二硼化锆基超高温陶瓷低温高速超塑性成形方法

    公开(公告)号:CN112794720B

    公开(公告)日:2022-02-15

    申请号:CN202110035332.3

    申请日:2021-01-12

    摘要: 本发明提供一种二硼化锆基超高温陶瓷低温高速超塑性成形方法,属于超高温陶瓷的成形领域。该方法在二硼化锆内引入适量的二硅化物,进而得到纳米陶瓷粉体,然后将纳米陶瓷粉体经烧结制得烧结坯体,然后在特定的温度区间和应力的共同作用下,利用超塑性挤压的方式在短时间内获得接近于最终形状的超高温陶瓷产品,经过精磨制得超高温陶瓷零件。经改良的超高温陶瓷能够在较高的初始应变速率、较低的温度、以及较低的应力下,在较短的时间内即可实现超过100%的塑性变形,使得该材料的超塑性成形具有了工程应用的意义。利用该方法可以实现超高温陶瓷复杂形状构件的近净成形,解决了二硼化锆基超高温陶瓷由于硬度高、脆性大等而加工困难的问题。

    一种连续纤维交织层合二硼化锆基复合材料及其制备方法

    公开(公告)号:CN112341204B

    公开(公告)日:2021-11-19

    申请号:CN202011245447.7

    申请日:2020-11-10

    摘要: 本发明属于超高温陶瓷基复合材料领域,具体涉及一种连续纤维交织层合二硼化锆基复合材料及其制备方法,利用聚醚砜‑二硼化锆基陶瓷浆料遇水由液态转变为固态的特性将浸渍聚醚砜‑二硼化锆基陶瓷浆料后的连续纤维投入水中固化后再经过冷压制成连续纤维单层板,然后将连续纤维单层板先后以0°、45°、90°、‑45°的角度铺层制得一个单元层合板,多个单元层合板堆叠制得预烧结坯体,最后通过热压烧结制备出一种连续纤维交织层合二硼化锆基复合材料。本发明的效果和益处:制备出的复合材料具有低孔隙率、高强度以及优良的抗断裂性能、抗热冲击性能和抗氧化性能,并且方法操作简单可控,易于实现规模化生产。

    一种湿法凝胶分散毫米级短纤维复合材料坯体及其制备方法

    公开(公告)号:CN112279561B

    公开(公告)日:2021-10-15

    申请号:CN202011247178.8

    申请日:2020-11-10

    IPC分类号: C04B26/28

    摘要: 本发明属于纤维增韧的复合材料领域,具体涉及一种湿法凝胶分散毫米级短纤维复合材料坯体及其制备方法,使用直链淀粉和支链淀粉制备凝胶,利用凝胶的剪切流变和阻隔定位特性在持续搅拌下均匀分散毫米级短纤维和复合材料基体粉末,然后注入模具中干燥即得到毫米级短纤维复合材料坯体。本发明的效果和益处是:实现了对毫米级短纤维的均匀分散,牢牢的将纤维固定在凝胶中,避免了复合材料因纤维沉降团聚导致的缺陷,而且纤维不受机械损伤和化学腐蚀,提升了短纤维复合材料的强韧化效果;此外,这种方法成本低廉、容易实现工业化生产。

    一种二硼化锆基超高温陶瓷低温高速超塑性成形方法

    公开(公告)号:CN112794720A

    公开(公告)日:2021-05-14

    申请号:CN202110035332.3

    申请日:2021-01-12

    摘要: 本发明提供一种二硼化锆基超高温陶瓷低温高速超塑性成形方法,属于超高温陶瓷的成形领域。该方法在二硼化锆内引入适量的二硅化物,进而得到纳米陶瓷粉体,然后将纳米陶瓷粉体经烧结制得烧结坯体,然后在特定的温度区间和应力的共同作用下,利用超塑性挤压的方式在短时间内获得接近于最终形状的超高温陶瓷产品,经过精磨制得超高温陶瓷零件。经改良的超高温陶瓷能够在较高的初始应变速率、较低的温度、以及较低的应力下,在较短的时间内即可实现超过100%的塑性变形,使得该材料的超塑性成形具有了工程应用的意义。利用该方法可以实现超高温陶瓷复杂形状构件的近净成形,解决了二硼化锆基超高温陶瓷由于硬度高、脆性大等而加工困难的问题。

    一种利用电泳沉积聚多巴胺制备纤维热解碳涂层的方法

    公开(公告)号:CN112080931A

    公开(公告)日:2020-12-15

    申请号:CN202010848336.9

    申请日:2020-08-21

    IPC分类号: D06M11/74 D06M15/37 C25D13/04

    摘要: 本发明属于纤维碳涂层制备技术领域,具体涉及一种利用电泳沉积聚多巴胺制备纤维热解碳涂层的方法,首先利用多巴胺在碱性环境下氧化后形成带电的聚多巴胺单体的特征,通过电泳沉积技术使带电的聚多巴胺单体向纤维表面聚集并发生聚合反应,形成均匀致密的聚多巴胺涂层,然后通过在高温下裂解聚多巴胺涂层来制备纤维的热解碳涂层。本发明的效果和益处:可以在纤维表面上制备均匀致密的热解碳涂层,并且可以通过调节电场强度、电泳沉积时间、电泳沉积液pH值、电泳沉积液浓度、裂解温度及裂解时间等参数来控制热解碳涂层的厚度及结合力,具有效率高、成本低、绿色安全的优点,容易实现工艺化大批量生产。

    一种电泳沉积制备连续碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料的方法

    公开(公告)号:CN111825471A

    公开(公告)日:2020-10-27

    申请号:CN202010711247.X

    申请日:2020-07-22

    摘要: 本发明属于超高温陶瓷基复合材料领域,具体涉及一种电泳沉积制备连续碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料的方法,首先在碳纤维上制备聚多巴胺涂层;其次利用聚乙烯亚胺吸附在超高温陶瓷粉体表面并使超高温陶瓷粉体带电;然后通过电泳沉积技术将带电的超高温陶瓷粉体均匀的沉积在含有聚多巴胺涂层的碳纤维上;最后通过热压烧结得到致密的连续碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料。本发明的效果和益处:其一,有效的将超高温陶瓷粉体引入到碳纤维束的内部,解决了连续碳纤维增韧超高温陶瓷基复合材料制备中难以致密化的问题;其二,避免了碳纤维受到的化学腐蚀,优化了基体组分,获得了良好的纤维-基体界面,提升了复合材料的抗断裂性能和耐超高温性能。

    一种受树叶启发的分级增韧超高温陶瓷基复合材料及其制备方法

    公开(公告)号:CN112341230B

    公开(公告)日:2022-02-15

    申请号:CN202011245442.4

    申请日:2020-11-10

    IPC分类号: C04B35/80 C04B35/622

    摘要: 本发明属于超高温陶瓷基复合材料领域,具体涉及一种受树叶启发的分级增韧超高温陶瓷基复合材料及其制备方法,首先,在碳纤维上涂覆聚醚砜涂层,然后以聚醚砜为碳源在碳纤维上生长碳化硅纳米线,构筑一级叶脉和二级叶脉;其次,将生长有碳化硅纳米线的碳纤维浸渍到含有碳纳米管的超高温陶瓷浆料,构筑三级叶脉,干燥后得到预烧结坯体;最后通过热压烧结制备出一种受树叶启发的分级增韧超高温陶瓷基复合材料。本发明特殊的分级结构可以通过一级叶脉、二级叶脉和三级叶脉的拔出、脱粘、桥接等机制来改变裂纹的扩展方向、增加裂纹的扩展路径,吸收更多的断裂能,使得制备出的复合材料具有优异的抗热冲击性能、抗断裂性能。