1.一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:首先采用单晶碳化硅纳米纤维为原料,制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维;然后将含有纳米碳黑/碳化硅颗粒的乙醇悬浮液与SiC纳米纤维浸渍或搅拌分散,采用真空抽滤或滚压成型的方式制备SiCnf预制体:将SiCnf预制体放置在成型模具中加压成型,经高温除胶最后进行硅熔渗反应。
2.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述的制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维,具体为:S1、制备BN涂层的SiC纳米纤维:
S11、将硼酸和尿素溶解在乙醇和去离子水的混合物中,其中硼酸和尿素的质量比为1-
2:3,乙醇和去离子水的体积比为3-1:1,并加热配置获得硼酸和尿素混合饱和溶液;
S12、将SiC纳米纤维原料浸入装硼酸和尿素混合饱和溶液中,浸渍后取出烘干,获得具有包覆层的SiC纳米纤维;
S13、将涂覆的SiC纳米纤维放入管式炉中,在温度900-1200℃和氮气氛中进行氮化反应,保温1-2h,获得包覆BN涂层的SiC纳米纤维;
S2、制备包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维:将包覆BN涂层的SiC纳米纤维浸入盛有酚醛树脂酒精溶液中,其中酚醛树脂和酒精溶液的质量比为1:3-5,然后取出并干燥,然后放在管式炉中,烧结最高温度600-800℃,保温1-2h,进行碳化裂解在表面形成碳包覆,获得包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)。
3.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述的真空抽滤SiCnf预制体的制备工艺,具体如下:步骤1)将包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)与纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体一起在水中均匀分散,获得悬浮液,其中纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体、包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)与水的质量比为4-5:25:150;
步骤2)将悬浮液倒入真空抽滤机中,通过真空抽滤法制备高体积分数高致密的SiCnf预制体;
步骤3)将SiCnf预制体放入烘箱中进行烘干,备用。
4.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述的滚压成型制备SiCnf预制体的工艺,具体如下:步骤1)将包覆碳/BN涂层的SiC纳米纤维(SiCnf)浸渍入含有纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体的水浆料或水悬浮液,其中纳米碳黑或者纳米碳化硅粉体与水的质量比为1:3-5;
步骤2)通过滚压压实,排除SiC纳米纤维的纳米纤维网络空隙中的气体和液体,纳米碳黑/纳米碳化硅粉体填充空隙,并在烘箱中干燥获得高体积分数高致密的SiCnf预制体。
5.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述针对SiCnf预制体加压成型和高温除胶,具体包含以下步骤:步骤1)将SiCnf预制体放置在模具中进行加压,致密粘结,然后再次浸渍在酚醛树脂酒精溶液中,取出烘干,其中酚醛树脂与酒精的质量比为1:3-5,获得预制体素坯原料;
步骤2)然后置于在真空炉中,在温度600-900℃下排胶,保温1-2h,获得更高致密的SiCnf预制体素坯。
6.根据权利要求1所述的一种反应烧结制备单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的方法,其特征在于:所述的硅熔渗反应,具体为:将SiCnf预制体素坯浸渍入液态Si进行反应熔渗,加热升温至1550-1700℃,保温1-3h,真空度保持在10MPa以下,升温速率为3-5℃/min;SiCnf预制体素坯中的BN涂层起到包覆SiC纳米纤维保护其不被硅腐蚀的作用,作为SiC纳米纤维与新生SiC的界面,SiCnf预制体中剩余的孔隙继续被液态Si填充,最终实现单晶碳化硅纳米纤维(SiCnf)/碳化硅陶瓷基复合材料的制备。