本发明属于碳陶复合材料制备，具体涉及一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法。
背景技术：
1、碳纤维增强碳、碳化硅双基体(c/c-sic)陶瓷基复合材料因具有密度低、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、摩擦系数稳定、摩擦磨损性能优异等优点，而作为新型高温结构材料和摩擦材料被广泛研究和应用。c/c-sic陶瓷基复合材料作为高温结构材料可用于航空航天和军工装备，如航天飞机的热防护系统、火箭筒、金属熔体过滤器等，作为摩擦材料在国内外已成功应用于航空航天领域和高档汽车等民用领域。制动用摩擦材料是损耗件，随着碳陶摩擦材料在制动领域不断民用化，全球需求量不断提高。
2、c/c-sic陶瓷基复合材料的制备工艺的关键是：①纤维损伤小；②纤维/基体界面的结合强度适中；③生产周期短、制备成本低。目前制备c/c-sic陶瓷基复合材料的工艺主要有：先驱体浸渍裂解法(precursorinfiltration pyrolysis,pip)、化学气相渗透法(chemical vapor infiltration,cvi)、液相硅浸渗法(liquid silicon infiltration,lsi)和温压-原位反应法。国内外研究人员普遍采用几种工艺结合(联合工艺)的方式制备c/c-sic陶瓷基复合材料，其中cvi+lsi和pip+lsi是最常用且投入工艺化的两种联合工艺。
3、现有的联合工艺下仍存在以下不足：①cvi制备c/c多孔体的生产周期长、孔隙均匀性难以保证；②pip法制备c/c多孔体周期长、成本高，生成的裂解碳疏松多孔、多存在于大孔隙中，在lsi工艺中不能充分保护碳纤维不被液硅侵蚀；③lsi工艺制备的c/c-sic陶瓷基复合材料物相组分中存在残余硅料。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
3、一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，包括以下步骤：
4、s1、制备树脂浸渍液；
5、s2、将预制体表面均匀浸润树脂浸渍液，进行低温固化，提高预制表面硬度；
6、s3、将浸渍固化后预制体通过工装堆垛至cvi炉中，使用cvi工艺进行高温裂解、热解碳沉积，制备孔隙均匀的c/c多孔体，进行高温热处理降低纤维与热解碳间结合强度，提高c/c多孔体的比表面积；
7、s4、通过lsi法制备c/c-sic陶瓷基复合材料。
8、进一步，s1中树脂浸渍液以热固性树脂为原料，所述树脂浸渍液是通过将加0.3w％～3w％的固化剂分多次添加到热固性树脂中，同时高速搅拌制成。
9、更进一步，热固性树脂为固含量≥80％的呋喃树脂，所述固化剂选自磷酸类固化剂、磺酸类固化剂和硫酸酯类固化剂中的一种或多种。
10、进一步，s2中的预制体为长纤维无纬碳布、短纤维网胎交替铺层通过针刺工艺制备的2.5d结构环状碳纤维预制体，所述预制体的密度为(0.3～0.5)g/cm3。
11、更进一步，预制体所用碳纤维为聚丙烯腈碳纤维，碳纤维的拉伸强度≥3.5gpa。
12、进一步，s2中的浸渍固化工艺为：预制体表面浸润树脂浸渍液后增重20％～30％，将浸渍后预制体摆放至烘箱中，以(2～5)℃/min的升温速度升至200℃，保温2～4小时。
13、进一步，s3中的c/c多孔体的体积密度为(1.25～1.50)g/cm3。
14、更进一步，s3中的cvi工艺以天然气和丙烷为碳源气体，天然气与丙烷的体积流量比(6～8):1，cvi工艺温度为(1000±50)℃，控制炉内压力为(1.0～3.0)kpa，cvi工艺时间为200～300小时；高温裂解工艺温度为(950～1050)℃，恒温时间2～4小时，炉内压力为(1.0～3.0)kpa。
15、进一步，s3中的c/c多孔体的高温热处理是在真空或氩气气氛保护下进行的，高温热处理温度为(2100±100)℃，高温时间为2～10小时。
16、进一步，s4中的c/c-sic陶瓷基复合材料是通过lsi熔融渗硅法对c/c多孔体进行陶瓷化处理制得的，选用硅含量≥99.4％的硅块，将c/c多孔体水平放置于真空电阻炉中，将质量为c/c多孔体质量1.2～1.5倍的硅块均匀铺设在c/c多孔体上，lsi熔融渗硅工艺真空度≤100pa，工艺温度为(1600±100)℃，工艺时间2～4小时。
17、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
18、1、本发明公开的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，通过树脂浸渍、低温固化提高碳纤维预制体表面硬度，使得cvi生产过程中预制体不塌陷、不变形，实现一次cvi热解碳增密制备的c/c多孔体的体积密度为(1.25～1.50)g/cm3。
19、2、本发明公开的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，通过将lsi熔融渗硅工艺中将硅块铺设在c/c多孔体上，借助重力及真空下多孔体的毛细作用进行渗硅，热解碳保护碳纤维不受液硅侵蚀的前提下，外层热解碳、孔隙中的树脂碳与液硅充分反应，减少液硅残留。
20、3、本发明公开的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法可有效缩短c/c-sic陶瓷基复合材料制备周期，且制备的c/c-sic陶瓷基复合材料密度≥2.30g/cm3，并具有优异的力学性能：拉伸强度＞60mpa，弯曲强度＞130mpa，压缩强度＞350mpa。
1.一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s1中树脂浸渍液以热固性树脂为原料，所述树脂浸渍液是通过将加0.3w％～3w％的固化剂分多次添加到热固性树脂中，同时高速搅拌制成。
3.根据权利要求2所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述热固性树脂为固含量≥80％的呋喃树脂，所述固化剂选自磷酸类固化剂、磺酸类固化剂和硫酸酯类固化剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s2中的预制体为长纤维无纬碳布、短纤维网胎交替铺层通过针刺工艺制备的2.5d结构环状碳纤维预制体，所述预制体的密度为(0.3～0.5)g/cm3。
5.根据权利要求4所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述预制体所用碳纤维为聚丙烯腈碳纤维，碳纤维的拉伸强度≥3.5gpa。
6.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s2中的浸渍固化工艺为：预制体表面浸润树脂浸渍液后增重20％～30％，将浸渍后预制体摆放至烘箱中，以(2～5)℃/min的升温速度升至200℃，保温2～4小时。
7.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s3中的c/c多孔体的体积密度为(1.25～1.50)g/cm3。
8.根据权利要求7所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s3中的cvi工艺以天然气和丙烷为碳源气体，天然气与丙烷的体积流量比(6～8):1，cvi工艺温度为(1000±50)℃，控制炉内压力为(1.0～3.0)kpa，cvi工艺时间为200～300小时；高温裂解工艺温度为(950～1050)℃，恒温时间2～4小时，炉内压力为(1.0～3.0)kpa。
9.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s3中的c/c多孔体的高温热处理是在真空或氩气气氛保护下进行的，高温热处理温度为(2100±100)℃，高温时间为2～10小时。
10.根据权利要求1所述的一种快速制备高强度cc-sic陶瓷基复合材料的方法，其特征在于：所述s4中的c/c-sic陶瓷基复合材料是通过lsi熔融渗硅法对c/c多孔体进行陶瓷化处理制得的，选用硅含量≥99.4％的硅块，将c/c多孔体水平放置于真空电阻炉中，将质量为c/c多孔体质量1.2～1.5倍的硅块均匀铺设在c/c多孔体上，lsi熔融渗硅工艺真空度≤100pa，工艺温度为(1600±100)℃，工艺时间2～4小时。
