本申請屬于碳化硅陶瓷制備，尤其涉及一種耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、碳化硅纖維復(fù)合材料因其高強度、密度低、耐高溫等特性，能夠抵抗更高溫度的熱氧化環(huán)境，在高溫環(huán)境下保持材料的狀態(tài)穩(wěn)定，被認為是替代高溫合金材料的理想材料。然而，現(xiàn)有采用無機填料與耐燒蝕樹脂共混作為基體樹脂，以碳纖維或石英纖維增強，固化過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制備耐高溫復(fù)合材料，該材料僅可在高溫下使用。因此，需要改性其性能以提高在超高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、申請公布號為cn?110194609?a的現(xiàn)有技術(shù)公開了一種耐高溫、抗氧化可陶瓷化樹脂復(fù)合材料，通過以碳基樹脂為基體，由支撐性填料、熔融性填料和反應(yīng)性填料混合而成陶瓷粉體為填料制成的樹脂復(fù)合材料，其能夠在1400℃-1700℃氧化性氣氛中長時間(>1000s)使用而不發(fā)生明顯燒蝕。

3、但是，現(xiàn)有的碳化硅纖維復(fù)合材料主要是針對1400℃-1700℃的大氣或富氧環(huán)境中長時間使用，對于2000℃以上的超高溫?zé)岘h(huán)境無法滿足長時間使用要求，阻礙了在超高溫領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請公開了一種耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有樹脂復(fù)合材料無法滿足長時間在超高溫?zé)岘h(huán)境使用的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請的技術(shù)方案是：

3、本申請的第一方面提供了一種耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括纖維材料基體以及復(fù)合于所述纖維材料基體上的改性酚醛樹脂和陶瓷增強漿料。

4、所述纖維材料基體包括碳纖維布、石英布或碳化硅纖維布中的一種；

5、所述改性酚醛樹脂為poss改性酚醛樹脂；

6、所述陶瓷增強漿料的制備原料包括，按質(zhì)量份計：碳化硅粉5-10份，氮化鉭粉15-45份，鎳粉1-10份，瀝青10-25份，改性酚醛樹脂35-50份。

7、結(jié)合第一方面優(yōu)選地，所述陶瓷增強漿料的制備原料包括，按質(zhì)量份計：碳化硅粉6-8份，氮化鉭粉25-35份，鎳粉4-8份，瀝青15-20份，改性酚醛樹脂40-45份。

8、結(jié)合第一方面優(yōu)選地，所述碳化硅粉的尺寸直徑為200-400nm；

9、和/或，所述氮化鉭粉的尺寸直徑為200-400nm；

10、和/或，所述鎳粉的尺寸直徑為10-40μm。

11、結(jié)合第一方面優(yōu)選地，所述改性酚醛樹脂加入量為樹脂復(fù)合材料的0.3-0.7倍。

12、本申請的第二方面提供了第一方面所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括：

13、將所述纖維材料基體浸漬于改性酚醛樹脂溶液后進行干燥，得到一次改性材料；

14、將所述陶瓷增強漿料涂敷于所述一次改性材料表面，得到二次改性材料；

15、將所述二次改性材料進行煅燒處理，得到三次改性材料；

16、將所述陶瓷增強漿料涂敷于所述三次改性材料表面，得到四次改性材料；

17、將所述四次改性材料進行疊層后進行熱壓處理，即得所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料。

18、結(jié)合第二方面優(yōu)選地，所述改性酚醛樹脂溶液的濃度為5-20％；

19、和/或，將所述纖維材料基體浸漬于改性酚醛樹脂的溶液的時間為24-48h；

20、和/或，干燥溫度為60-80℃。

21、結(jié)合第二方面優(yōu)選地，所述陶瓷增強漿料的濃度為10-20％。

22、結(jié)合第二方面優(yōu)選地，將所述二次改性材料進行煅燒處理的溫度為400-600℃，時間為0.5-2h。

23、結(jié)合第二方面優(yōu)選地，將所述四次改性材料進行疊層后進行熱壓處理的溫度為150-200℃，時間為1.5-3h。

24、本申請的第三方面提供了第二方面所述的制備方法制成的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料在制備渦輪轉(zhuǎn)子中的應(yīng)用。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請實施例的優(yōu)點或有益效果至少包括：

26、本申請?zhí)峁┑哪透邷靥沾苫鶚渲瑥?fù)合材料通過將poss改性酚醛樹脂和陶瓷增強漿料復(fù)合于纖維材料基體上，一方面能夠賦予樹脂復(fù)合材料優(yōu)異的耐高溫性能，在超高溫2000℃處理(10min)后，材料微觀結(jié)構(gòu)致密且整體結(jié)構(gòu)完整，可滿足在超高溫環(huán)境下的持續(xù)使用；另一方面，能夠賦予樹脂復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能，且在持續(xù)超高溫環(huán)境下膨脹較小，能夠在超高溫處理后維持優(yōu)異的力學(xué)性能；最后，能夠在超高溫環(huán)境下保持較長時間，質(zhì)量保留率高，滿足復(fù)合材料在高溫下的應(yīng)用要求。

技術(shù)特征：

1.一種耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括纖維材料基體以及復(fù)合于所述纖維材料基體上的改性酚醛樹脂和陶瓷增強漿料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述陶瓷增強漿料的制備原料包括，按質(zhì)量份計：碳化硅粉6-8份，氮化鉭粉25-35份，鎳粉4-8份，瀝青15-20份，改性酚醛樹脂40-45份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述碳化硅粉的尺寸直徑為200-400nm；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述改性酚醛樹脂加入量為樹脂復(fù)合材料的0.3-0.7倍。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述改性酚醛樹脂溶液的濃度為5-20％；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述陶瓷增強漿料的濃度為10-20％。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將所述二次改性材料進行煅燒處理的溫度為400-600℃，時間為0.5-2h。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將所述四次改性材料進行疊層后進行熱壓處理的溫度為150-200℃，時間為1.5-3h。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求5-9任一所述的制備方法制成的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料在制備渦輪轉(zhuǎn)子中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于碳化硅陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。本申請?zhí)峁┑哪透邷靥沾苫鶚渲瑥?fù)合材料包括纖維材料基體以及復(fù)合于所述纖維材料基體上的改性酚醛樹脂和陶瓷增強漿料；所述纖維材料基體包括碳纖維布、石英布或碳化硅纖維布中的一種；所述改性酚醛樹脂為POSS改性酚醛樹脂；所述陶瓷增強漿料的制備原料包括，按質(zhì)量份計：碳化硅粉5?10份，氮化鉭粉15?45份，鎳粉1?10份，瀝青10?25份，改性酚醛樹脂35?50份。本申請制成的耐高溫陶瓷基樹脂復(fù)合材料能夠在超高溫2000℃處理后，材料微觀結(jié)構(gòu)致密且整體結(jié)構(gòu)完整，且膨脹較小和質(zhì)量保留率高，能夠在超高溫處理后維持優(yōu)異的力學(xué)性能，滿足復(fù)合材料在高溫下的應(yīng)用要求。

技術(shù)研發(fā)人員：常海洋,陳瑞,袁中珂,張婉瑩,蔣保江,李博弘,劉時劍,邱海鵬,張威,鄒鈺晴,汪成,高銘,曹先啟,王嶺,邢金金,黃梓彥,魯少林,馬澤通,王超,陳旭東
受保護的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2