一种改性SiC基复合材料及其制备方法与流程

一种改性sic基复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于航空航天复合材料制备技术领域，具体涉及一种改性sic基复合材料及其制备方法。

背景技术：

2.sic/sic和c/sic复合材料具有低密度、高强度、优异的高温力学性能、耐腐蚀、抗蠕变等一系列优良性能，在航空发动机热端部件得到广泛应用。然而，目前，推重比为8～10的航空发动机，涡轮前端温度可达1723k～1773k，推重比为12的航空发动机，涡轮前端温度可达2073k左右，若要继续提高推重比，热端部件的温度将提高更多，sic/sic和c/sic复合材料面临着高能粒子冲刷、腐蚀失效等问题，制约了sic/sic和c/sic复合材料在航空航天领域的应用。因此，进一步提高sic/sic和c/sic复合材料在长时间、宽温域的抗水氧腐蚀能力显得尤为重要。
3.目前提高sic/sic和c/sic复合材料抗水氧腐蚀的方法主要有三种：界面改性、基体改性以及涂层改性。其中基体改性通过在材料的基体中引入抗氧化、自愈合组元，达到阻碍氧气浸入、愈合裂纹的目的。已报导的基体改性方法主要有化学气相渗透法(cvi)、先驱体浸渍-裂解法(pip)、反应熔渗法(rmi)等。与cvi、pip等方法相比，反应熔渗法(rmi)制备周期短，工艺简单，成本低，预制体预先成形，形状稳定性好，无需机械施压，并能实现近净成型，所得复合材料气孔率低(2％～5％)。
4113045326b公开了一种采用si-b-x(x为zr、mo、ti、cr、hf中的一种或多种)粉末制备改性c/c复合材料的方法。该方法采用低温熔渗，制得的c/c复合材料耐烧蚀性能较好，但是抗水氧腐蚀性能有待进一步提高。

技术实现要素：

5.为了解决现有材料体系中存在的问题，本发明提供一种具有在长时间、宽温域的抗水氧烧蚀能力的改性sic基复合材料及其制备方法。
6.本发明提供的这种改性sic基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
7.1)采用化学气相渗透法在纤维预制体的纤维表面沉积热解碳界面层，得到含热解碳界面的纤维预制体；
8.2)采用化学气相渗透法或先驱体浸渍-裂解法在步骤1)得到的含热解碳界面的纤维预制体上沉积sic，得到sic基多孔体；
9.3)采用液相浸渍-炭化法在步骤2)得到的sic基多孔体上沉积树脂炭，得到多孔sic基复合材料；
10.或采用化学气相渗透法在步骤2)得到的sic基多孔体上沉积热解碳，得到多孔sic基复合材料；
11.4)将金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉进行球磨后，烘干，得到si-b-mo-y混合粉末；
12.5)将步骤3)所得多孔sic基复合材料包埋于步骤4)所得si-b-mo-y混合粉末中进
行反应熔渗，得到改性sic基复合材料。
13.作为优选，所述步骤1)中，纤维预制体为碳化硅纤维预制体或碳纤维预制体；化学气相渗透法制备含热解碳界面的纤维预制体具体流程为：将纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，在温度800～1100℃下沉积10～100h，最后随炉缓冷。
14.作为优选，所述碳化硅纤维预制体为2.5d结构，纤维为第二代碳化硅纤维，预制体纤维体积分数为50％～60％；所述碳纤维预制体为针刺整体毡预制体，预制体密度为0.3～0.9g/cm3。
15.作为优选，所述步骤2)中，采用化学气相渗透法制备sic基多孔体的具体步骤为：将含热解碳界面的纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂，以氩气为稀释气体，在1000～1050℃下沉积80～100h，直至得到密度为1.3～1.6g/cm3的sic基多孔体；采用先驱体浸渍-裂解法制备sic基多孔体的具体步骤为：将含热解碳界面的纤维预制体置于盛有聚碳硅烷先驱体的模具中，用先驱体浸渍含热解碳界面的纤维预制体，浸渍压力小于120pa，浸渍时间2～8h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于200～300℃固化2～10h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于800～1200℃下裂解，重复上述步骤4～10次，直至得到密度为1.3～1.6g/cm3的sic基多孔体。
16.作为优选，所述步骤3)中，采用液相浸渍-炭化法制备多孔sic基复合材料的具体步骤为：将sic基多孔体置于真空干燥箱中，以酚醛树脂为碳源，真空浸渍sic基多孔体2～4h，浸渍后将sic基多孔体放入180～300℃烘箱中交联固化8～10h，最后在真空烧结炉中裂解炭化，裂解温度为1000～1100℃，重复上述步骤，直至得到密度为1.6～1.8g/cm3的多孔sic基复合材料。
17.作为优选，所述步骤3)中，采用化学气相渗透法制备多孔sic基复合材料的具体步骤为：将sic基多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，在温度1000～1100℃下沉积10～100h，最后随炉缓冷，重复上述步骤，直至得到密度为1.6～1.8g/cm3的多孔sic基复合材料。
18.作为优选，所述步骤4)中，金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉的粒度均为微米或亚微米级，粉末的纯度均≥90％；球磨工艺参数为：球磨介质为乙醇，球磨转速50～600r/min，球磨时间12～36h，球料质量比4～15:1，磨球为氧化锆球；烘干温度30～100℃，烘干时间24～48h。
19.作为优选，所述步骤4)中，si-b-mo-y混合粉末中，按原子比，si元素占75％～78％，b元素占10％～15％，mo元素占5～7％，余量为y元素。
20.作为优选，所述步骤5)中，si-b-mo-y混合粉末的质量是多孔sic基复合材料质量的3～5倍；反应熔渗的具体工艺为：熔渗温度为1400～1900℃，熔渗保温时间为15～25min，真空度在10pa以下，熔渗结束后随炉缓冷至室温。
21.根据上述制备方法制备得到的改性sic基复合材料。
22.本发明的原理：
23.本发明采用si-b-mo-y改性sic基复合材料，其中，硼元素氧化形成的b2o3在450℃以上即可流动，具有良好的流动性，可以愈合基体产生的裂纹，封填孔洞，起到中低温抗氧化的作用；mo元素可以与si元素反应生成高熔点、较低密度的mosi2(2303k，6.24g/cm3)，
mosi2在高温下能氧化形成sio2保护层，而且mosi2能促进烧结，可以显著提高sic基复合材料的抗氧化性；y作为稀土元素，化学性质活泼，同时y独特的电子结构，使得y具有微合金化、细化晶粒、催渗等特殊效果，起到抗水氧腐蚀的作用。由此可为反应熔渗制备si-b-mo-y改性sic基复合材料提供理论支撑。
24.本发明的有益效果：
25.本发明以sic纤维/c纤维预制体为增强体，通过化学气相渗透工艺在预制体上沉积热解碳界面层，通过化学气相渗透、先驱体浸渍-裂解、液相浸渍-炭化等工艺复合制备得到多孔sic基复合材料，再采用反应熔渗工艺将一定比例的si、b、mo、y四种元素引入多孔sic基复合材料中，得到改性sic基复合材料。与单一b元素作为自愈合组元的方法相比，将si-b-mo-y作为自愈合组元，制备得到的改性sic基复合材料具备一定耐水氧腐蚀、耐烧蚀性能。本发明中，由于使用的sic纤维在高温下会造成sic纤维热损伤，因此，在本发明中，在满足高于混合粉末熔点的前提下，使用较低的熔渗温度，尽可能减少对sic纤维所造成的破坏。
26.本发明通过添加si-b-mo-y组元，使得sic/sic和c/sic复合材料的抗水氧烧蚀性能得到一定提升，使得c/sic复合材料可以用在航天领域的抗烧蚀和抗粒子冲刷。同时，制备工艺简单可靠、成本低、效率高。
附图说明
27.图1为实施例1制得的改性sic/sic复合材料扫描电镜图。
28.图2为实施例1制得的改性sic/sic复合材料能谱分析图。
29.图3为实施例5制得的改性c/sic复合材料扫描电镜图。
30.图4为实施例5制得的改性c/sic复合材料能谱分析图。
31.图5为实施例5制得的改性c/sic复合材料x射线衍射图谱。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，所述实施例是对本发明的解释而非限定。
33.下列实施例中，若无特别说明，pyc均为热解碳，cvi为化学气相渗透法，lic为液相浸渍-炭化法，pip为先驱体浸渍-裂解法。
34.实施例1
35.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
36.步骤二：采用cvi对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂、氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80h，得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
37.步骤三：采用lic工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，以酚醛树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍sic/sic多孔体4h，浸渍结束后将sic/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直
至得到密度为1.7g/cm3的多孔sic/sic复合材料。
38.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比7：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
39.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.53g/cm3，开孔率为5.1％。
40.本实施例制备的改性sic/sic复合材料的扫描电镜图及能谱分析图分别如图1、图2所示。
41.实施例2
42.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
43.步骤二：采用pip工艺对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，利用低粘度、高陶瓷产率的聚碳硅烷先驱体浸渍含pyc界面的纤维预制体，浸渍压力110pa，浸渍时间5h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于300℃固化5h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于1200℃下裂解。重复步骤二6～10次，直至得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
44.步骤三：采用lic工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，以酚醛树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍sic/sic多孔体4h，浸渍结束后将sic/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔sic/sic复合材料。
45.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
46.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.58g/cm3，开孔率为4.8％。
47.实施例3
48.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
49.步骤二：采用cvi工艺对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂、氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80h，得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
50.步骤三：采用cvi工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，将sic/
sic多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，沉积温度为1100℃，沉积时间为50h，最后随炉缓冷。重复上述步骤，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔sic/sic复合材料。
51.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
52.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.56g/cm3，开孔率为5.0％。
53.实施例4
54.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
55.步骤二：采用pip工艺对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，利用低粘度、高陶瓷产率的聚碳硅烷先驱体浸渍含pyc界面的纤维预制体，浸渍压力100pa，浸渍时间5h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于300℃固化5h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于1200℃下裂解。重复步骤二6～10次，直至得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
56.步骤三：采用cvi工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，将sic/sic多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，沉积温度为1100℃，沉积时间为80h，最后随炉缓冷。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3多孔sic/sic复合材料。
57.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
58.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.56g/cm3，开孔率为5.0％。
59.实施例5
60.步骤一：将密度为0.5g/cm3的无纬布-网胎叠层针刺碳纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，最后随炉缓冷，得到含pyc界面相的碳纤维预制体。
61.步骤二：采用cvi工艺对步骤一所得的碳纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂、氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80h，得到密度为1.5g/cm3的c/sic多孔体。
62.步骤三：采用液相浸渍-炭化工艺对步骤二所得的c/sic多孔体进一步碳沉积增
密，以酚醛树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍c/sic多孔体4h，浸渍后将c/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔c/sic复合材料。
63.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
64.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔c/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔c/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1800℃保温15min，随炉冷却后取出，得到改性c/sic复合材料。所得改性c/sic复合材料的密度为2.53g/cm3，开孔率为5.17％。
65.本实施例制备的改性c/sic复合材料的扫描电镜图、能谱分析图及x射线衍射图谱分别如图3、图4及图5所示。
66.实施例6
67.步骤一：将密度为0.5g/cm3的无纬布-网胎叠层针刺碳纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，最后随炉缓冷，得到含pyc界面相的碳纤维预制体。
68.步骤二：采用pip工艺对步骤一所得的碳纤维预制体作进一步sic沉积，利用低粘度、高陶瓷产率的聚碳硅烷先驱体浸渍含pyc界面的纤维预制体，浸渍压力90pa，浸渍时间5h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于300℃固化5h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于1200℃下裂解。重复步骤二6～10次，直至得到密度为1.5g/cm3的c/sic多孔体。
69.步骤三：采用lic工艺对步骤二所得的c/sic多孔体进一步碳沉积增密，以酚醛树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍c/sic多孔体4h，浸渍后将c/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔c/sic复合材料。
70.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
71.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔c/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔c/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1800℃保温15min，随炉冷却后取出，得到改性c/sic复合材料。所得改性c/sic复合材料的密度为2.5g/cm3，开孔率为5.1％。
72.实施例7
73.步骤一：将密度为0.5g/cm3的无纬布-网胎叠层针刺碳纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，最后随炉缓冷，得到含pyc界面相的碳纤维预制体。
74.步骤二：采用cvi工艺对步骤一所得的碳纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂，氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80～
100h，直至得到密度为1.5g/cm3的c/sic多孔体。
75.步骤三：采用cvi工艺对步骤二所得的c/sic多孔体进一步碳沉积增密，将c/sic多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，沉积温度为1100℃，沉积时间60h，最后随炉缓冷。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔c/sic复合材料。
76.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
77.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔c/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔c/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1800℃保温15min，随炉冷却后取出，得到改性c/sic复合材料。所得改性c/sic复合材料的密度为2.53g/cm3，开孔率为5.17％。
78.实施例8
79.步骤一：将密度为0.5g/cm3的无纬布-网胎叠层针刺碳纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，最后随炉缓冷，得到含pyc界面相的碳纤维预制体。
80.步骤二：采用pip工艺对步骤一所得的碳纤维预制体作进一步sic沉积，利用低粘度、高陶瓷产率的聚碳硅烷先驱体浸渍含pyc界面的碳纤维预制体，浸渍压力90pa，浸渍时间5h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于300℃固化5h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于1200℃下裂解。重复步骤二6～10次，直至得到密度为1.5g/cm3的c/sic多孔体。
81.步骤三：采用cvi工艺对步骤二所得的c/sic多孔体进一步碳沉积增密，将c/sic多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，沉积温度为1100℃，沉积时间为70h，最后随炉缓冷。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔c/sic复合材料。
82.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：14：7：1混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比6：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
83.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔c/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔c/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1800℃保温15min，随炉冷却后取出，得到改性c/sic复合材料。所得改性c/sic复合材料的密度为2.61g/cm3，开孔率为4.6％。
84.实施例9
85.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
86.步骤二：采用cvi对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂、氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80h，得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
87.步骤三：采用lic工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，以酚醛
树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍sic/sic多孔体4h，浸渍结束后将sic/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔sic/sic复合材料。
88.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝75：15：7：3混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比7：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
89.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.58g/cm3，开孔率为5.0％。
90.实施例10
91.步骤一：将预制体体积分数50％、2.5d结构的第二代sic纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，于1000℃沉积12h，沉积结束后随炉冷却，得到含pyc界面相的sic纤维预制体。
92.步骤二：采用cvi对步骤一所得的sic纤维预制体作进一步sic沉积，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂、氩气作为稀释气体，在1050℃下沉积80h，得到密度为1.5g/cm3的sic/sic多孔体。
93.步骤三：采用lic工艺对步骤二所得的sic/sic多孔体进一步碳沉积增密，以酚醛树脂为碳源，在真空干燥箱中，真空浸渍sic/sic多孔体4h，浸渍结束后将sic/sic多孔体放入180℃烘箱中交联固化8h，最后置于真空烧结炉中于1100℃下裂解炭化。重复步骤三，直至得到密度为1.7g/cm3的多孔sic/sic复合材料。
94.步骤四：以粒度均为微米或亚微米级且纯度≥90％的金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉，按照原子比si：b：mo：y＝78：10：5：7混合配制，进行球磨，球磨介质为乙醇，球磨转速50r/min，球磨时间24h，球料质量比7：1，磨球为氧化锆球；球磨结束后，经40℃烘干得到si-b-mo-y混合粉体。
95.步骤五：用步骤四所得的si-b-mo-y混合粉体包埋步骤三所得的多孔sic/sic复合材料，si-b-mo-y混合粉体的质量是多孔sic/sic复合材料质量的5倍，置于真空感应炉中，真空度在10pa以下，于1480℃保温20min，随炉冷却后取出，得到改性sic/sic复合材料。所得改性sic/sic复合材料的密度为2.54g/cm3，开孔率为4.9％。

技术特征：

1.一种改性sic基复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)采用化学气相渗透法在纤维预制体的纤维表面沉积热解碳界面层，得到含热解碳界面的纤维预制体；2)采用化学气相渗透法或先驱体浸渍-裂解法在步骤1)得到的含热解碳界面的纤维预制体上沉积sic，得到sic基多孔体；3)采用液相浸渍-炭化法在步骤2)得到的sic基多孔体上沉积树脂炭，得到多孔sic基复合材料；或采用化学气相渗透法在步骤2)得到的sic基多孔体上沉积热解碳，得到多孔sic基复合材料；4)将金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉进行球磨后，烘干，得到si-b-mo-y混合粉末；5)将步骤3)所得多孔sic基复合材料包埋于步骤4)所得si-b-mo-y混合粉末中进行反应熔渗，得到改性sic基复合材料。2.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，纤维预制体为碳化硅纤维预制体或碳纤维预制体；化学气相渗透法制备含热解碳界面的纤维预制体具体流程为：将纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，在温度800～1100℃下沉积10～100h，最后随炉缓冷。3.根据权利要求2所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化硅纤维预制体为2.5d结构，纤维为第二代碳化硅纤维，预制体纤维体积分数为50％～60％；所述碳纤维预制体为针刺整体毡预制体，预制体密度为0.3～0.9g/cm3。4.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，采用化学气相渗透法制备sic基多孔体的具体步骤为：将含热解碳界面的纤维预制体置于化学气相沉积炉中，以三氯甲基硅烷为先驱气体，以氢气为载气和催化剂，以氩气为稀释气体，在1000～1050℃下沉积80～100h，直至得到密度为1.3～1.6g/cm3的sic基多孔体；采用先驱体浸渍-裂解法制备sic基多孔体的具体步骤为：将含热解碳界面的纤维预制体置于盛有聚碳硅烷先驱体的模具中，用先驱体浸渍含热解碳界面的纤维预制体，浸渍压力小于120pa，浸渍时间2～8h，浸渍结束后将预制体放入烘箱中，于200～300℃固化2～10h，固化结束后将预制体放入高温烧结炉内，于800～1200℃下裂解，重复上述步骤4～10次，直至得到密度为1.3～1.6g/cm3的sic基多孔体。5.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，采用液相浸渍-炭化法制备多孔sic基复合材料的具体步骤为：将sic基多孔体置于真空干燥箱中，以酚醛树脂为碳源，真空浸渍sic基多孔体2～4h，浸渍后将sic基多孔体放入180～300℃烘箱中交联固化8～10h，最后在真空烧结炉中裂解炭化，裂解温度为1000～1100℃，重复上述步骤，直至得到密度为1.6～1.8g/cm3的多孔sic基复合材料。6.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，采用化学气相渗透法制备多孔sic基复合材料的具体步骤为：将sic基多孔体置于化学气相沉积炉中，以丙烯为碳源气体，氢气为载气，在沉积温度1000～1100℃下，沉积10～100h，最后随炉缓冷，重复上述步骤，直至得到密度为1.6～1.8g/cm3的多孔sic基复合材料。7.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉的粒度均为微米或亚微米级，粉末的纯度均≥90％；球磨工艺
参数为：球磨介质为乙醇，球磨转速50～600r/min，球磨时间12～36h，球料质量比4～15:1，磨球为氧化锆球；烘干温度30～100℃，烘干时间24～48h。8.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，si-b-mo-y混合粉末中，按原子比，si元素占75％～85％，b元素占10％～20％，mo元素占5％～10％，余量为y元素。9.根据权利要求1所述的改性sic基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，si-b-mo-y混合粉末的质量是多孔sic基复合材料质量的3～5倍；反应熔渗的具体工艺为：熔渗温度为1400～1900℃，熔渗保温时间为15～25min，真空度在10pa以下，熔渗结束后随炉缓冷至室温。10.一种根据权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的改性sic基复合材料。

技术总结

本发明公开了一种改性SiC基复合材料及其制备方法。本发明改性SiC基复合材料的制备方法包括如下步骤：1)在纤维预制体纤维表面沉积热解碳(PyC)界面层，得到含PyC界面的纤维预制体；2)在含PyC界面的纤维预制体上沉积一定密度的SiC，得到SiC基多孔体；3)将SiC基多孔体进一步碳沉积增密；4)将金属硅粉、硼硅粉、钼粉、钇粉混合球磨，得到Si-B-Mo-Y混合粉末；5)将步骤3)所得SiC基多孔复合材料置于步骤4)Si-B-Mo-Y混合粉末中进行熔渗反应，得到Si-B-Mo-Y改性SiC基复合材料。本发明工艺简单，可设计性强，制备的改性SiC基复合材料孔隙率低、耐烧蚀、抗水氧。抗水氧。抗水氧。