1.一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料,其特征在于所述密封材料按質(zhì)量百分比計(jì)包括下述組分:
炭纖維預(yù)制體+沉積碳 86.5-96.99%;
納米Ni 0.01-0.5%;
納米碳化硅纖維 3-13%;
所述納米碳化硅纖維均勻附著在炭纖維預(yù)制體上,所述沉積碳包覆于炭纖維預(yù)制體、納米碳化硅纖維、Ni的表面并形成致密的碳層;所述Ni均勻分布于致密的碳層與炭纖維預(yù)制體所構(gòu)成的區(qū)間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料,其特征在于所述密封材料按質(zhì)量百分比計(jì)包括下述組分:
炭纖維預(yù)制體+沉積碳 92.5-95.4%;
納米Ni 0.1-0.5%;
納米碳化硅纖維 4.5-7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料,其特征在于:所述納Ni的粒度為0.05um~0.1um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料,其特征在于:所述納米碳化硅纖維的直徑為50-100納米,長(zhǎng)度為5-20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料,其特征在于:所述沉積碳與炭纖維預(yù)制體的質(zhì)量比為3-8:10。
6.一種制備如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的納米碳化硅纖維改性C/C密封材料的制備方法,其特征在于包括下述步驟:
步驟一
將清潔、干燥的炭纖維預(yù)制體置于含鎳溶液中浸泡后;經(jīng)干燥、還原處理,得到帶有納米Ni顆粒的炭纖維預(yù)制體;所述納米Ni顆粒均勻附著在炭纖維預(yù)制體上;所述納米Ni顆粒的粒徑為0.05um~0.1um;
步驟二
將步驟一所得帶有納米Ni顆粒的炭纖維預(yù)制體置于沉積爐內(nèi),采用三氯甲基硅烷為氣源,氫氣為載氣和稀釋氣體,通過化學(xué)氣相沉積制備納米碳化硅纖維,得到帶有納米碳化硅纖維的炭纖維預(yù)制體;化學(xué)氣相沉積時(shí),控制三氯甲基硅烷與氫氣體積比為1:3~5、沉積溫度為900~1150℃、沉積壓力為550~750Pa、沉積時(shí)間為2~4小時(shí);
步驟三
對(duì)步驟二所得帶有納米碳化硅纖維的炭纖維預(yù)制體進(jìn)行碳沉積處理,得到納米碳化硅纖維改性C/C密封材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料的制備方法,其特征在于步驟一中所述清潔、干燥的炭纖維預(yù)制體是通過向下述方案制備的:
將炭纖維預(yù)制體放在有丙酮溶液中超聲振動(dòng)25~35分鐘后,浸泡24~48小時(shí),然后用去離子水反復(fù)清洗炭纖維4~5次,除去殘留在炭纖維表面的有機(jī)物;再將炭纖維預(yù)制體放入干燥箱中進(jìn)行烘干,溫度保持在70~90℃,時(shí)間為5~6小時(shí);所述炭纖維預(yù)制和丙酮溶液的質(zhì)量比為1:8~1:12。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料的制備方法,其特征在于:步驟一中,將清潔、干燥的炭纖維預(yù)制體置于質(zhì)量百分濃度為0.2~0.5%硝酸鎳溶液中浸泡4~6小時(shí),取出,置于100~120℃恒溫箱中干燥7~9小時(shí),然后N2氣氛中加熱到450℃~550℃煅燒1~2h;接著再升溫至550~650℃,通入還原氣體進(jìn)行還原1~2h;得到帶有納米Ni顆粒的炭纖維預(yù)制體;所述還原氣體由H2與N2按體積比為3:2~4組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料的制備方法,其特征在于:步驟三中,將步驟二所得帶有納米碳化硅纖維的炭纖維預(yù)制體放入等溫CVD爐中,以丙烯作為碳源氣體,以氮?dú)鉃橄♂寶怏w,進(jìn)行CVD沉積增密;CVD沉積增密的工藝參數(shù)為:沉積溫度900~1000℃、丙烯流量12~16L/min、氮?dú)饬髁?5~35L/min、膛壓、1~2Kpa、沉積時(shí)間180~250小時(shí);沉積完成后進(jìn)行石墨化處理處理;石墨化處理處理的溫度為2000~2500℃、時(shí)間為2~4小時(shí)。
10.據(jù)權(quán)利要求7-9任意一項(xiàng)所述的一種納米碳化硅纖維改性C/C密封材料的制備方法,其特征在于:所制備的密封材料利用UMT-3摩擦試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)試樣的摩擦磨損性能,其摩擦實(shí)驗(yàn)條件為:載荷為30N,試驗(yàn)時(shí)間為30min,實(shí)驗(yàn)速度為200r/min;其磨損小于等于0.0045g。