CN111441104B - 一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法 - Google Patents

一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法 Download PDF

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Abstract

一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，具体涉及一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法。本发明的目的是为了解决现有制备CSiNB陶瓷的方法操作困难、成本高，且制备出的多为块体的问题，制备方法：一、预处理；二、配制硅源；三、负载催化剂；四、高温反应；五、酸洗；六、浸渍；七、焙烧；八、重复焙烧。优点：一、成本低、操作简单；二、调节碳纤维与硅源反应生成SiC的反应程度，从而能够进一步调整制备出的纤维的力学性能、导电性能；三、本发明制备出的CSiNB四元纤维在径向的元素分布具有梯度分布。本发明应用于高性能陶瓷纤维的制备领域。

Description

一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法。
背景技术
CSiNB陶瓷(碳硅氮硼四元陶瓷)是一种具有良好热稳定性、优异高温力学性能和高温抗蠕变性能的新型陶瓷，因而在诸多领域有着广泛的应用前景，尤其是在航空航天领域、高温构件等方面引起众多研究者的关注。目前该种陶瓷的制备方法主要有先驱体高温裂解法、磁控溅射法、高温球磨法等。对于先驱体高温裂解法，常用的先驱体为聚硼硅氮烷，是一种以硅氮键为主链的有机聚合物，价格昂贵，热解后的陶瓷产率低；对于磁控溅射法，受限于设备大小，只能够制备出尺寸较小的陶瓷，或者陶瓷膜，而不适用于大尺寸陶瓷的制备，操作难度也较高；对于高温球磨法，虽然此工艺所使用设备简单，工艺步骤少，但该工艺制备出的非晶陶瓷粉末具有较高的能量，在后续高温成型阶段极易发生析晶反应。这三种制备方法往往具有成本高，操作困难，产品后续加工成型困难且制备出的多为块体等缺点，因而在一些实际条件下的使用受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有制备CSiNB陶瓷的方法操作困难、成本高，且制备出的多为块体的问题，提供了一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法。
本发明一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，按以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流，冷却后取出，再干燥，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：称取硅粉和二氧化硅粉末，混合置于研钵中，研磨，得到硅源；
三、负载催化剂：配制含金属元素的催化剂溶液，然后将预处理后的碳布纤维浸没于催化剂溶液中，再过滤，烘干，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：将负载催化剂的碳布纤维放于硅源上方，在惰性气体的保护下，以2.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1300℃～2000℃，然后在此温度下反应20min～180min，反应结束后冷却至室温，然后停止通气，得到具有SiC外壳的纤维；
五、酸洗：用稀盐酸对具有SiC外壳的纤维进行浸泡、洗涤，然后用蒸馏水洗涤至中性，烘干，得到酸洗后的具有SiC外壳的纤维；
六、浸渍：称取硼源和氮源，加入溶剂A中，超声，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维浸没于浸渍液中，静置浸渍，过滤，烘干，得到浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维；其中溶剂A为水和甲醇按体积比1:(0.5～3)的比例混合而成的溶液；
七、焙烧：将浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维置于管式炉中，于氮气条件下升温，然后进行焙烧，焙烧后冷却至室温，停止通气；
八、重复焙烧：步骤七处理后即完成CSiNB四元纤维的制备或将步骤六和步骤七的操作重复1～10次，得到CSiNB四元纤维。
本发明优点：一、本发明开发了一种成本低、操作简单的CSiNB四元纤维的方法，使用的原料价格低廉、易得，制备工艺简单、易于操作，制备出的CSiNB四元纤维具有良好的热稳定性和柔韧性，能够直接包覆在物体表面作为保护层，也能够掺入块状物体中以达到增韧目的；二、本发明通过调整高温反应温度、时间等因素，调节碳纤维与硅源反应生成SiC的反应程度，从而能够进一步调整制备出的纤维的力学性能、导电性能；三、相对于块体后续加工成型困难的问题，本发明制备的CSiNB陶瓷纤维经过简单的编制成型后可以制成防火帘、灭火毯、隔热毡等防火制品，或者制成高温环境下的防护服、手套、头套等防护制品，也能够用于航天用隔热、保温材料，加工工艺简单，使用方便。四、本发明制备出的CSiNB四元纤维在径向的元素分布具有梯度分布。
附图说明
图1为实施例1预处理后碳布纤维的微观形貌；
图2为实施例2高温反应后获得的C@SiC纤维的微观形貌；
图3为实施例2预处理后的碳布纤维和C@SiC纤维的XRD图谱；
图4为实施例2高温反应后获得的C@SiC纤维经过热稳定性实验后的微观形貌；
图5为实施例2多次焙烧后获得的CSiNB四元纤维经过热稳定实验后的微观形貌；
图6为实施例3多次焙烧后获得的CSiNB四元纤维的微观形貌及其EDS能谱图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种SiCf@BN核壳结构短切纤维的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流，冷却后取出，再干燥，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：称取硅粉和二氧化硅粉末，混合置于研钵中，研磨，得到硅源；
三、负载催化剂：配制含金属元素的催化剂溶液，然后将预处理后的碳布纤维浸没于催化剂溶液中，再过滤，烘干，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：将负载催化剂的碳布纤维放于硅源上方，在惰性气体的保护下，以2.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1300℃～2000℃，然后在此温度下反应20min～180min，反应结束后冷却至室温，然后停止通气，得到具有SiC外壳的纤维；
五、酸洗：用稀盐酸对具有SiC外壳的纤维进行浸泡、洗涤，然后用蒸馏水洗涤至中性，烘干，得到酸洗后的具有SiC外壳的纤维；
六、浸渍：称取硼源和氮源，加入溶剂A中，超声，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维浸没于浸渍液中，静置浸渍，过滤，烘干，得到浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维；其中溶剂A为水和甲醇按体积比1:(0.5～3)的比例混合而成的溶液；
七、焙烧：将浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维置于管式炉中，于氮气条件下升温，然后进行焙烧，焙烧后冷却至室温，停止通气；
八、重复焙烧：步骤七处理后即完成CSiNB四元纤维的制备或将步骤六和步骤七的操作重复1～10次，得到CSiNB四元纤维。
步骤五中具有SiC外壳的纤维完全浸没于稀盐酸中。
本实施方式优点：一、本实施方式开发了一种成本低、操作简单的CSiNB四元纤维的方法，以价格低廉的碳布纤维为原料，经过高温反应、简单的先驱体裂解后，制备出CSiNB四元纤维；二、本实施方式通过调整高温反应温度、时间等因素，调节碳纤维与硅源反应生成SiC的反应程度，从而能够进一步调整制备出的纤维的力学性能、导电性能；三、相对于块体后续加工成型困难的问题，本发明制备的CSiNB陶瓷纤维经过简单的编制成型后可以制成防火帘、灭火毯、隔热毡等防火制品，或者制成高温环境下的防护服、手套、头套等防护制品，也能够用于航天用隔热、保温材料，加工工艺简单，使用方便。四、本发明制备出的CSiNB四元纤维在径向的元素分布具有梯度分布。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：裁剪后碳布纤维的尺寸为95mm×35mm。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中回流时间为10min～60min。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二的硅源中硅粉与二氧化硅的摩尔比为1:(1～4)。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中研磨时间为1h。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中预处理后的碳布纤维浸没于含金属元素的催化剂溶液中5min～60min；其中所述含金属元素的催化剂溶液中金属元素催化剂的浓度为0.1mol/L～1.0mol/L，且含金属元素的催化剂溶液中金属元素为铁、钴或镍。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中惰性气体为氩气，流速为10mL/min～100mL/min。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五所用稀盐酸的浓度为15wt％。其他与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤一、步骤三、步骤五和步骤六中的烘干均是置于60℃烘箱中进行烘干。其他与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤六中的称取的硼源和氮源中所含硼、氮元素的原子比为1:(5～30)；所述硼源为硼酸或氧化硼，氮源为尿素、水合肼或三聚氰胺。其他与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤六中浸渍液按照1mol硼原子溶于9.3L溶剂A的比例进行配制。其他与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤六中超声时间5min～60min，浸渍时间为1min～30min。其他与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤七中于氮气保护下，以2.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至900℃-1800℃，然后焙烧1h～3h；其中氮气流速为10mL/min～100mL/min。其他与具体实施方式一至十二之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1、本实施例一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后尺寸为95mm×35mm的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流30min，除去碳纤维间的粘合剂，冷却后过滤，将碳布取出，烘箱中60℃干燥2h，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：按照摩尔比1:1的比例称取硅粉和二氧化硅粉末，置于研钵中，持续研磨1h，使硅粉与二氧化硅混合均匀，得到硅源；
三、负载催化剂：配制0.5mol/L的Fe(NO3)3溶液50mL，将预处理后的碳布纤维浸没于溶液中，30min后过滤，然后置于60℃烘箱中干燥，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：在石墨坩埚底部铺满硅源，将负载催化剂的碳布纤维悬空架于硅源上方，与硅源距离5mm，在20mL/min氩气的保护下，以5℃/min的升温速率升温至1300℃，并在1300℃维持2h，待冷却至室温后，停止通气，将反应后的碳布纤维取出，得到具有SiC外壳的纤维(C@SiC)；
五、酸洗：将所得C@SiC使用75mL的稀盐酸(15wt％)进行浸泡、洗涤，之后使用蒸馏水洗涤至中性，将所得纤维置于60℃烘箱中烘干，得到酸洗后的具有SiC外壳的纤维；
六、浸渍：称取0.5g硼酸，4.5g尿素，加入溶剂A，超声20min，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维加入浸渍液中，完全浸没于浸渍液中，然后置于真空干燥箱中，真空浸渍2min，过滤，将所得碳布置于60℃烘箱中干燥，得到浸渍硼源、氮源的C@SiC；所用溶剂A为50mL甲醇和25mL蒸馏水的混合液；
七、焙烧：将上述所得浸渍硼源、氮源的C@SiC置于管式炉中，于20mL/min氮气条件下，以5℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃焙烧2h，待冷却至室温后，停止通气，将所得样品取出；
八、重复焙烧：将步骤六、步骤七重复进行三次，得到CSiNB四元纤维。
实施例2：本实施例一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后尺寸为95mm×35mm的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流30min，除去碳纤维间的粘合剂，冷却后过滤，将碳布取出，烘箱中60℃干燥2h，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：按照摩尔比1:1的比例称取硅粉和二氧化硅粉末，置于研钵中，持续研磨1h，使硅粉与二氧化硅混合均匀，得到硅源；
三、负载催化剂：配制0.5mol/L的Fe(NO3)3溶液50mL，将预处理后的碳布纤维浸没于溶液中，30min后过滤，然后置于60℃烘箱中干燥，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：在石墨坩埚底部铺满硅源，将负载催化剂的碳布纤维悬空架于硅源上方，与硅源距离5mm，在20mL/min氩气的保护下，以5℃/min的升温速率升温至1500℃，并在1500℃维持2h，待冷却至室温后，停止通气，将反应后的碳布纤维取出，得到具有SiC外壳的纤维(C@SiC)；
五、酸洗：将所得C@SiC使用75mL的稀盐酸(15wt％)进行浸泡、洗涤，之后使用蒸馏水洗涤至中性，将所得纤维置于60℃烘箱中烘干；
六、浸渍：称取0.5g硼酸，4.5g尿素，加入溶剂A，超声20min，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维加入浸渍液中，完全浸没于浸渍液中，然后置于真空干燥箱中，真空浸渍2min，过滤，将所得碳布置于60℃烘箱中干燥，得到浸渍硼源、氮源的C@SiC；所用溶剂A为50mL甲醇和25mL蒸馏水的混合液；
七、焙烧：将上述所得浸渍硼源、氮源的C@SiC置于管式炉中，于20mL/min氮气条件下，以5℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃焙烧2h，待冷却至室温后，停止通气，将所得样品取出；
八、重复焙烧：将步骤六、步骤七重复进行三次，得到CSiNB四元纤维。
实施例3：本实施例一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后尺寸为95mm×35mm的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流30min，除去碳纤维间的粘合剂，冷却后过滤，将碳布取出，烘箱中60℃干燥2h，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：按照摩尔比1:1的比例称取硅粉和二氧化硅粉末，置于研钵中，持续研磨1h，使硅粉与二氧化硅混合均匀，得到硅源；
三、负载催化剂：配制0.5mol/L的Fe(NO3)3溶液50mL，将预处理后的碳布纤维浸没于溶液中，30min后过滤，然后置于60℃烘箱中干燥，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：在石墨坩埚底部铺满硅源，将负载催化剂的碳布纤维悬空架于硅源上方，与硅源距离5mm，在20mL/min氩气的保护下，以5℃/min的升温速率升温至1300℃，并在1300℃维持2h，待冷却至室温后，停止通气，将反应后的碳布纤维取出，得到具有SiC外壳的纤维(C@SiC)；
五、酸洗：将所得C@SiC使用75mL的稀盐酸(15wt％)进行浸泡、洗涤，之后使用蒸馏水洗涤至中性，将所得纤维置于60℃烘箱中烘干；
六、浸渍：称取0.5g硼酸，4.5g尿素，加入溶剂A，超声20min，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维加入浸渍液中，完全浸没于浸渍液中，然后置于真空干燥箱中，真空浸渍2min，过滤，将所得碳布置于60℃烘箱中干燥，得到浸渍硼源、氮源的C@SiC；所用溶剂A为50mL甲醇和25mL蒸馏水的混合液；
七、焙烧：将上述所得浸渍硼源、氮源的C@SiC置于管式炉中，于20mL/min氮气条件下，以5℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃焙烧2h，待冷却至室温后，停止通气，将所得样品取出；
八、重复焙烧：将步骤六和步骤七重复进行五次，得到CSiNB四元纤维。
图1为实施例1预处理后碳布纤维的微观形貌，从图1可以看出，经过预处理后的碳布纤维表面光滑，直径在6μm～10μm，是直径均匀的长纤维。
图2为实施例2高温反应后获得的C@SiC纤维的微观形貌，从图2中可以看出，经过高温反应后，C@SiC纤维表面不再光滑，而是有了明显的凹凸痕迹出现，从纤维断裂面可以看到，纤维的内部颜色较深，而纤维的外部则有一层颜色较浅的外壳出现，而通过更改高温反应的温度和时间，可以实现此外壳厚度的控制。
图3为实施例2预处理后的碳布纤维和C@SiC纤维的XRD图谱，从图3中可以看出，经过预处理后所得的碳布纤维只在20°～30°范围内出现一明显的大包峰，归属于碳的衍射峰，而经过高温反应后获得的C@SiC纤维，除了该碳峰之外，在35.6°、60.0°和71.8°处出现了新的衍射峰，分别归属于β-SiC的(111)、(220)和(311)晶面，表明经过高温反应后，成功在碳纤维表面生成SiC外壳。
图4为实施例2高温反应后获得的C@SiC纤维经过热稳定性实验后的微观形貌，从图4中可以看出，经过热稳定性实验后，C@SiC纤维虽然整体上仍旧维持着纤维的形态，但是其表面出现了明显的颗粒状物，这可能是经过热稳定性实验后纤维表面被氧化导致的。
热重实验操作：将纤维置于氧化铝坩埚中，使用热重分析仪，以高纯氩作为保护气，在通20mL/min的高纯空气条件下，于60℃恒温稳定40min后，以30℃/min的升温速率升温至1500℃以上，并稳定5min后降温至室温。
图5为实施例2多次焙烧后获得的CSiNB四元纤维经过热稳定实验后的微观形貌，从图5中可以看出，经过热稳定性实验后，CSiNB四元纤维表面出现外壳脱落，而其内部仍维持着较光滑的纤维形貌，这可能是B、N含量较高的外壳在实验过程中隔绝了空气，保护了内部的纤维，提高了纤维的热稳定性。
图6为实施例3多次焙烧后获得的CSiNB四元纤维的微观形貌及其EDS能谱图，从图6中可以看出，经过重复焙烧后，纤维外部有一明显的外壳，EDS显示，此外壳(谱图1)含B11.13at％、C 55.47at％、N 5.10at％、Si 19.02at％，而内部纤维中(谱图2)含B9.19at％、C 85.36at％、N 3.06at％、Si 0.82at％，表明通过本专利使用的方法，成功制备出了CSiNB四元纤维，且此纤维在径向的元素分布具有梯度分布。
综上所述，本实施例使用价格低廉、易得的原料，制备出具有良好的热稳定性的CSiNB四元纤维，且通过调整高温反应温度、时间等因素，调节碳纤维与硅源反应生成SiC的反应程度，从而能够进一步调整制备出的纤维的力学性能、导电性能。

Claims (10)

1.一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、预处理：将裁剪后的碳布纤维置于蒸馏水中，煮沸，回流，冷却后取出，再干燥，得到预处理后的碳布纤维；
二、配制硅源：称取硅粉和二氧化硅粉末，混合置于研钵中，研磨，得到硅源；
三、负载催化剂：配制含金属元素的催化剂溶液，然后将预处理后的碳布纤维浸没于催化剂溶液中，再过滤，烘干，得到负载催化剂的碳布纤维；
四、高温反应：将负载催化剂的碳布纤维放于硅源上方，在惰性气体的保护下，以2.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1300℃～2000℃，然后在此温度下反应20min～180min，反应结束后冷却至室温，然后停止通气，得到具有SiC外壳的纤维；
五、酸洗：用稀盐酸对具有SiC外壳的纤维进行浸泡、洗涤，然后用蒸馏水洗涤至中性，烘干，得到酸洗后的具有SiC外壳的纤维；
六、浸渍：称取硼源和氮源，加入溶剂A中，超声，获得浸渍液，将酸洗后的具有SiC外壳的纤维浸没于浸渍液中，静置浸渍，过滤，烘干，得到浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维；其中溶剂A为水和甲醇按体积比1:(0.5～3)的比例混合而成的溶液；
七、焙烧：将浸渍硼源、氮源的具有SiC外壳的纤维置于管式炉中，于氮气条件下升温，然后进行焙烧，焙烧后冷却至室温，停止通气；
八、重复焙烧：步骤七处理后即完成CSiNB四元纤维的制备或将步骤六和步骤七的操作重复1～10次，得到CSiNB四元纤维。
2.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤一中回流时间为10min～60min。
3.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤二的硅源中硅粉与二氧化硅的摩尔比为1:(1～4)。
4.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤三中预处理后的碳布纤维浸没于含金属元素的催化剂溶液中5min～60min；其中所述含金属元素的催化剂溶液中金属元素催化剂的浓度为0.1mol/L～1.0mol/L，且含金属元素的催化剂溶液中金属元素为铁、钴或镍。
5.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤四中惰性气体为氩气，流速为10mL/min～100mL/min。
6.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤五所用稀盐酸的浓度为15wt％。
7.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤六中的称取的硼源和氮源中所含硼、氮元素的原子比为1:(5～30)；所述硼源为硼酸或氧化硼，氮源为尿素、水合肼或三聚氰胺。
8.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤六中浸渍液按照1mol硼原子溶于9.3L溶剂A的比例进行配制。
9.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤六中超声时间5min～60min，浸渍时间为1min～30min。
10.根据权利要求1所述的一种由碳纤维制备CSiNB四元纤维的方法，其特征在于步骤七中于氮气保护下，以2.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至900℃-1800℃，然后焙烧1h～3h；其中氮气流速为10mL/min～100mL/min。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112707741B (zh) * 2020-12-29 2021-10-01 哈尔滨工业大学 一种CSiNB基多元一体化纤维毡材料的制备方法
CN112624766B (zh) * 2020-12-29 2021-11-16 哈尔滨工业大学 一种氮化硅@碳化硅@氮化硼复合纤维毡的制备方法
CN112624767B (zh) * 2020-12-29 2021-11-12 黑龙江冠瓷科技有限公司 一种碳化硅/氮化硅复合纤维毡的制备方法
CN112694336B (zh) * 2020-12-29 2021-11-16 哈尔滨工业大学 一种高纯α相氮化硅纤维毡的制备方法
CN112608156B (zh) * 2020-12-29 2021-12-03 内蒙古海特华材科技有限公司 一种微纳混合SiC短切纤维的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4604367A (en) * 1983-12-27 1986-08-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of an inorganic fiber containing silicon, carbon, boron and nitrogen
US5834388A (en) * 1995-08-18 1998-11-10 Bayer Aktiengesellschaft Ceramic fibers in the system silicon-boron-nitrogen-carbon
EP1640352A1 (en) * 2004-09-28 2006-03-29 General Electric Company Low cost manufacturing process for high performance ceramic matrix composites
CN103253938A (zh) * 2013-05-15 2013-08-21 西北工业大学 一种Si-B-C-N非晶陶瓷的化学气相沉积方法
CN104609863A (zh) * 2015-01-14 2015-05-13 中国人民解放军国防科学技术大学 外表沉积SiBCN涂层的碳化硅纤维及其制备方法
CN106431448A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 中南大学 一种氮化硼/碳化硅复合涂层及其制备方法
CN106495702A (zh) * 2016-10-14 2017-03-15 湖南工业大学 一种制备碳纤维/氮化硅结构吸波材料的工艺方法
CN107827461A (zh) * 2017-11-16 2018-03-23 哈尔滨工业大学 一种耐烧蚀纤维增韧硅硼碳氮锆陶瓷基复合材料、其制备方法及应用
CN110256082A (zh) * 2019-05-17 2019-09-20 浙江理工大学 反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11200158A (ja) * 1997-12-26 1999-07-27 Oji Paper Co Ltd 炭化ケイ素繊維の製造方法
DE10045428A1 (de) * 2000-09-14 2002-03-28 Max Planck Gesellschaft Silicium-Bor-Kohlenstoff-Stickstoff-Keramiken und Vorläuferverbindungen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung
WO2013119806A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-15 Kansas State University Research Foundation Boron-modified silazanes for synthesis of sibnc ceramics

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4604367A (en) * 1983-12-27 1986-08-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of an inorganic fiber containing silicon, carbon, boron and nitrogen
US5834388A (en) * 1995-08-18 1998-11-10 Bayer Aktiengesellschaft Ceramic fibers in the system silicon-boron-nitrogen-carbon
EP1640352A1 (en) * 2004-09-28 2006-03-29 General Electric Company Low cost manufacturing process for high performance ceramic matrix composites
CN103253938A (zh) * 2013-05-15 2013-08-21 西北工业大学 一种Si-B-C-N非晶陶瓷的化学气相沉积方法
CN104609863A (zh) * 2015-01-14 2015-05-13 中国人民解放军国防科学技术大学 外表沉积SiBCN涂层的碳化硅纤维及其制备方法
CN106495702A (zh) * 2016-10-14 2017-03-15 湖南工业大学 一种制备碳纤维/氮化硅结构吸波材料的工艺方法
CN106431448A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 中南大学 一种氮化硼/碳化硅复合涂层及其制备方法
CN107827461A (zh) * 2017-11-16 2018-03-23 哈尔滨工业大学 一种耐烧蚀纤维增韧硅硼碳氮锆陶瓷基复合材料、其制备方法及应用
CN110256082A (zh) * 2019-05-17 2019-09-20 浙江理工大学 反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维/碳化硅陶瓷基复合材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A simple and efficient method for the synthesis of SiBNC ceramics with different Si/B atomic ratios;Xiaoyu Ji,etc.;《Ceramics International》;20170306(第43期);7469-7476 *
无机法制备 Si-B-C-N 系非晶/纳米晶新型陶瓷及复合材料研究进展;梁斌等;《科学通报》;20150130;第60卷(第3期);236-245 *

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