一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法技術

本發明專利技術涉及金屬Ni基復合材料技術領域，且公開了一種提高SiC纖維?Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，包括以下步驟：S1.稱取50?70份鎳粉、9?12份SiC纖維粉、2?4份Al2O3粉末、2?4份碳纖維粉，備用；S2.以PbO、B2O3、SiO2、Bi2O3、TiO2為原料，配制玻璃粉；S3.取7.88份鄰苯二甲酸二辛酯、3.76份甲基丙烯酸烯丙酯、2.84份N,N?二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料在壓力下壓制成型，再置于真空爐中，并于1200?1300℃、4?6MPa下保溫2h，之后降溫，制備得到SiC纖維?Ni基復合材料。本發明專利技術現有制備SiC纖維?Ni基復合材料的方法，所制備出的復合材料的界面結合處存在裂紋與擴散的技術問題。

A Fabrication Method for Improving Interfacial Bonding Properties of SiC Fiber-Ni Matrix Composites

The invention relates to the technical field of metal Ni matrix composites, and discloses a preparation method for improving the interfacial bonding properties of SiC fiber Ni matrix composites, including the following steps: S1. weighing 50 70 nickel powder, 9 12 SiC fiber powder, 2 4 Al2O3 powder, 2 4 carbon fiber powder for reserve; S2. Making glass powder with lead oxide, B2O 3, SiO 2, BiO 2, Ti 2 as raw materials; S3. Making 7.88; Dioctyl phthalate, 3.76 allyl methacrylate and 2.84 N, N dimethylformamide were used as standby materials; S4. SiC fibers Ni-based composites were prepared by pressing the standby raw materials in B_2, glass powder in B_2 and standby raw materials in B_2 under pressure, then in vacuum furnace and holding for 2 hours at 1200 1300 C and 4 6 MPa, and then cooling down. The present invention relates to a method for preparing SiC fiber Ni matrix composites, and the technical problems of crack and diffusion exist at the interface joint of the prepared composites.

【技術實現步驟摘要】
一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法
本專利技術涉及金屬Ni基復合材料
，具體為一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法。
技術介紹
SiC纖維增強Ni基復合材料可以顯著提高Ni基材料的比剛度和比強度，降低材料構件的重量，尤其是在超高溫領域仍顯示出了良好的力學性能，滿足制備先進航空航天發動機關鍵部件對材料的高性能要求。但是在制備SiC纖維增強Ni基復合材料的過程中，SiC纖維在高溫下會與Ni基體發生界面反應，界面反應產生的反應物將會嚴重地降低SiC纖維的力學性能；尤其是SiC的線膨脹系數4.7×10-6/℃與Ni的線膨脹系數13.2×10-6/℃相差較大，所以SiC纖維與Ni基體材料的熱膨脹系數不匹配，這將導致在SiC纖維增強Ni基復合材料的制備和使用過程中，材料界面會產生裂紋和缺陷；而Al2O3的線膨脹系數8.1×10-6/℃介于上述這兩種物質之間，選擇Al2O3作為纖維涂層的最外層來能夠有效緩解SiC/Ni界面應力和阻擋Ni向纖維內擴散，選擇C、SiO2層作為纖維內層，能夠避免界面應力對纖維表面造成的損傷，進一步起到保護纖維和抑制界面反應的作用。但是，在經過150h，850-950℃真空熱處理后，SiO2-Al2O3復合涂層中SiO2層與SiC纖維界面結合處產生了裂紋，而C-Al2O3復合涂層中的C層出現了擴散現象，因此制備出的SiC纖維增強Ni基復合材料仍然無法滿足先進航空航天發動機對材料的高性能要求。本專利技術提供一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，旨在解決現有制備SiC纖維-Ni基復合材料的方法，所制備出的復合材料的界面結合處存在裂紋與擴散的技術問題。
技術實現思路
(一)解決的技術問題針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，解決了現有制備SiC纖維-Ni基復合材料的方法，所制備出的復合材料的界面結合處存在裂紋與擴散的技術問題。(二)技術方案為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，包括以下步驟：S1.稱取50-70份鎳粉、9-12份SiC纖維粉、2-4份Al2O3粉末、2-4份碳纖維粉，備用；S2.以PbO、B2O3、SiO2、Bi2O3、TiO2為原料，配制玻璃粉；S3.依次分別量取7.88份鄰苯二甲酸二辛酯、3.76份甲基丙烯酸烯丙酯、2.84份N,N-二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料在壓力下壓制成型，再置于真空爐中，并于1200-1300℃、4-6MPa下保溫2h，之后降溫，制備得到SiC纖維-Ni基復合材料。優選的，所述步驟S1中，鎳粉的平均粒度≤100nm、SiC纖維粉的平均粒徑≤50um、Al2O3粉末的平均粒徑≤100nm、碳纖維粉的平均粒徑≤50um。優選的，所述步驟S2中，玻璃粉由6g平均粒徑≤2.5um的PbO、3g平均粒徑≤50nm的B2O3、2g平均粒徑≤50nm的SiO2、4g平均粒徑≤50nm的Bi2O3、1g平均粒徑≤50nm組成。優選的，所述步驟S4中，步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料在50-80MPa的壓力下壓制成型。優選的，所述步驟S4中，降溫后，降溫至800-1000℃時保溫1h。(三)有益的技術效果與現有技術相比，本專利技術具備以下有益的技術效果：本專利技術制備出的SiC纖維-Ni基復合材料的密度為3.05-3.17g/cm3，且在經過150h，900℃真空熱處理后，纖維分布均勻，界面結合處均沒有出現裂紋、也沒有出現擴散，從而解決了現有制備SiC纖維-Ni基復合材料的方法，所制備出的復合材料的界面結合處存在裂紋與擴散的技術問題。具體實施方式實施例一：SiC纖維-Ni基復合材料包括以下原料：55g平均粒度≤100nm的鎳粉、10g平均粒徑≤50um的SiC纖維粉、2g平均粒徑≤100nm的Al2O3粉末、2g平均粒徑≤50um的碳纖維粉、16g平均粒徑≤2.5um的玻璃粉、8mL鄰苯二甲酸二辛酯(ρ為0.985g/mL)、4mL甲基丙烯酸烯丙酯(ρ為0.94g/mL)、3mLN,N-二甲基甲酰胺(ρ為0.945g/cm3)；其中，玻璃粉由6g平均粒徑≤2.5um的PbO、3g平均粒徑≤50nm的B2O3、2g平均粒徑≤50nm的SiO2、4g平均粒徑≤50nm的Bi2O3、1g平均粒徑≤50nm的TiO2組成；上述SiC纖維-Ni基復合材料的制備方法包括以下步驟：S1.依次分別稱取55g平均粒度≤100nm的鎳粉、10g平均粒徑≤50um的SiC纖維粉、2g平均粒徑≤100nm的Al2O3粉末、2g平均粒徑≤50um的碳纖維粉，備用；S2.依次分別稱取6g平均粒徑≤2.5um的PbO、3g平均粒徑≤50nm的B2O3、2g平均粒徑≤50nm的SiO2、4g平均粒徑≤50nm的Bi2O3、1g平均粒徑≤50nm，配制成玻璃粉；S3.依次分別量取8mL鄰苯二甲酸二辛酯、4mL甲基丙烯酸烯丙酯、3mLN,N-二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料一起置于高速混合器內，于500r/min下混合3h后，在70MPa的壓力下壓制成型，再置于預熱溫度為800℃的真空爐中，以10℃/min的升溫速率升溫至1200℃，并于1200℃、6MPa下保溫2h，之后進行降溫，以15℃/min的退火速率降溫至900℃時保溫1h，降溫至50℃時取出，制備得到SiC纖維-Ni基復合材料；S5.對步驟S4中的SiC纖維-Ni基復合材料進行測試，該SiC纖維-Ni基復合材料的密度為3.05g/cm3，且在經過150h，900℃真空熱處理后，纖維分布均勻，界面結合處沒有出現裂紋、也沒有出現擴散。實施例二：SiC纖維-Ni基復合材料包括以下原料：70g平均粒度≤100nm的鎳粉、9g平均粒徑≤50um的SiC纖維粉、3g平均粒徑≤100nm的Al2O3粉末、3g平均粒徑≤50um的碳纖維粉、16g平均粒徑≤2.5um的玻璃粉、8mL鄰苯二甲酸二辛酯、4mL甲基丙烯酸烯丙酯、3mLN,N-二甲基甲酰胺；其中，玻璃粉由6g平均粒徑≤2.5um的PbO、3g平均粒徑≤50nm的B2O3、2g平均粒徑≤50nm的SiO2、4g平均粒徑≤50nm的Bi2O3、1g平均粒徑≤50nm的TiO2組成；上述SiC纖維-Ni基復合材料的制備方法包括以下步驟：S1.依次分別稱取70g平均粒度≤100nm的鎳粉、9g平均粒徑≤50um的SiC纖維粉、3g平均粒徑≤100nm的Al2O3粉末、3g平均粒徑≤50um的碳纖維粉，備用；S2.依次分別稱取6g平均粒徑≤2.5um的PbO、3g平均粒徑≤50nm的B2O3、2g平均粒徑≤50nm的SiO2、4g平均粒徑≤50nm的Bi2O3、1g平均粒徑≤50nm，配制成玻璃粉；S3.依次分別量取8mL鄰苯二甲酸二辛酯、4mL甲基丙烯酸烯丙酯、3mLN,N-二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料一起置于高速混合器內，于50本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種提高SiC纖維?Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.稱取50?70份納米鎳粉、9?12份SiC纖維微米粉末、2?4份納米Al2O3粉末、2?4份碳纖維微米粉末，備用；S2.以PbO、B2O3、SiO2、Bi2O3、TiO2為原料，配制玻璃粉；S3.依次分別量取7.88份鄰苯二甲酸二辛酯、3.76份甲基丙烯酸烯丙酯、2.84份N,N?二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料在壓力下壓制成型，再置于真空爐中，并于1200?1300℃、4?6MPa下保溫2h，之后降溫，制備得到SiC纖維?Ni基復合材料。

【技術特征摘要】
1.一種提高SiC纖維-Ni基復合材料界面結合性能的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.稱取50-70份納米鎳粉、9-12份SiC纖維微米粉末、2-4份納米Al2O3粉末、2-4份碳纖維微米粉末，備用；S2.以PbO、B2O3、SiO2、Bi2O3、TiO2為原料，配制玻璃粉；S3.依次分別量取7.88份鄰苯二甲酸二辛酯、3.76份甲基丙烯酸烯丙酯、2.84份N,N-二甲基甲酰胺，備用；S4.將步驟S1中的備用原料、步驟S2中的玻璃粉、步驟S3中的備用原料在壓力下壓制成型，再置于真空爐中，并于1200-1300℃、4-6MPa下保溫2h，之后降溫，制備得到SiC纖維-Ni基復合材料。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：孫志勤，
類型：發明
國別省市：廣西,45