1.一種碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1.碳纖維表面處理:對碳纖維進行表面處理,得到表面具有SiC涂層的改性碳纖維,然后進行短切;
S2.原料配制及混合:按照賽隆陶瓷的分子式Si4Al2O2N6計算并稱取稱量相應的Si3N4、AlN和Al2O3,加入Y2O3后得到混料,以無水乙醇為球磨介質(zhì)將混料進行球磨,并在球磨過程中加入步驟S1的改性碳纖維,球磨完成后進行干燥處理,得到的粉體密封待用;
S3.生坯壓制:將經(jīng)步驟S2制得的粉體進行干壓成形,得到生坯;
S4.燒結(jié)成型:將步驟S3制得生坯放入惰性氣體氣氛爐進行兩步法燒結(jié)成型;
其中,S1所述碳纖維表面制備SiC涂層的方法包括以下步驟:
S11.將碳纖維放入化學氣相沉積爐中;然后采用三氯甲基硅烷、氫氣和氬氣作為沉積氣源進行沉積改性反應,得到表面具有SiC涂層的改性碳纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,所述沉積改性反應是指控制三氯甲基硅烷、氫氣和氬氣的流量比為1:1.5~2: 2~4,沉積溫度為1000~1100℃、沉積壓力為700~1000Pa,沉積時間為2~4小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S1所述短切長度為2~4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S2所述Y2O3為3~6wt%,所述改性碳纖維為1~6wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S2所述球磨還包括以下步驟:
S21.將混料、研磨球和球磨介質(zhì)按照質(zhì)量比1:1.5:2裝入球磨罐中;所述研磨球選用不同大小的剛玉,所述球磨罐選用聚四氟乙烯球磨罐;
S22.將裝好的球磨罐密封放入行星式球磨機中球磨20~24小時,在球磨完成半小時前加入改性碳纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S2干燥處理是指在80℃烘箱中干燥6~10小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S3所述干壓成形是指將粉體置于Ф30 mm 鋼模內(nèi),40 MPa 壓力下,干壓預成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,步驟S4所述兩步法燒結(jié)成型是指第一步將生坯放置在氮氣壓為0.1~2.1MPa,溫度1150℃~1850℃,升溫速率為10℃/min,保溫1小時,第二步放置在氮氣壓為2.1~8.0MPa,溫度1400℃~1830℃,升溫速率為10℃/min,保溫1小時。
9.一種碳纖維/賽隆陶瓷復合材料,其特征在于,由權(quán)利要求1至8任意一項所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法制備得到。
10.一種碳纖維/賽隆陶瓷攪拌摩擦焊攪拌頭的制備方法,其特征在于,由權(quán)利要求1至8任意一項所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料的制備方法制備得到碳纖維/賽隆陶瓷復合材料;
將所述碳纖維/賽隆陶瓷復合材料按設(shè)計的攪拌頭外形結(jié)構(gòu)和尺寸,在數(shù)控機床上進行精加工,得到碳纖維/賽隆陶瓷攪拌摩擦焊攪拌頭。