一、意昂3平台簡介

陶瓷基復合材料具有其耐高溫、高比強度以及高斷裂韌性的特性💜。常見製備工藝主要有化學氣相沉積法（CVI）🪢、前驅體浸漬裂解法（PIP）和金屬熔滲反應法（RMI）。CVI工藝通過氣相小分子熱解沉積實現材料致密化，但不適用厚壁樣件5️⃣；PIP工藝通過前驅體反復浸漬-裂解進行致密化🙅🏻‍♂️，往往需要重復9-16輪，且前驅體利用率低（30wt%左右）🧍🏻‍♀️；CVI和PIP兩種工藝周期長、成本高大大限製了其廣泛應用。與前兩者相比，RMI工藝製備周期相對較短🪼🥠，但高溫金屬熔體對纖維損傷程度大🤒👟，顯著影響材料的力學性能。

快速成型工藝方法一直是陶瓷基復合材料重點研究方向。一些國外項目快速製備工藝均使用了高溫高壓的燒結技術，這類燒結技術不僅依賴高昂的工藝設備🕺🏻，而且製備異形構件非常困難🍣。

團隊研發的ViSfP-TiCOP工藝中，製備C/SiBCN-M的新型工藝流程包括前驅體合成、纖維布疊層及最終的固化裂解🏋🏿‍♀️🏃‍♀️‍➡️。首先固態聚矽硼氮烷❌、液態乙烯基聚矽硼氮烷和無機填料以正己烷為溶劑進行共混，形成揮發份少（＜3wt%）🫲🏻、高粘度（常溫粘度106mPa·S）體系，該體系具備無機填料穩定負載能力；提出引入金屬Ti作為自增密基元，實現新型前驅體表現出優異的化學穩定性和陶瓷產率（87wt%）。

這種前驅體具有良好的復合材料加工工藝適配性。不同於硬質的陶瓷基生坯片，新型SiBCN-M前驅體體系不僅具有低的引發溫度（120℃完全固化），而且對金屬模具擁有良好的貼模和適形特性。憑借這兩個優點，以此前驅體為基礎材料，采用傳統樹脂基復材工藝方法（如真空樹脂膜熔滲RFI），製備C/PBSZ復合材料📔🛌🏼。

圖1.ViSfP-TiCOP快速製備技術流程圖

圖2.前驅體的理化性質🥅：（a）不同溫度處理下的揮發份含量；（b）新型前驅體紅外光譜🧑🏿‍🌾；（c）填料改性前驅體的粘度-溫度曲線；（d）SiBCN-25wt% ZrB2與SiBCN-25wt% Ti的熱重曲線😯；（e）SiBCN-15wt% Ti的TG-DSC曲線🤵🎩；（f）具有良好變形性的SiBCN-M體系

圖3.RFI工藝成型方法製備C/PBSZ復合材料

二👨🏻‍🦳、應用領域

新材料、航空航天、核能等領域。

三、市場前景

本工藝對CMCs的製備周期可以降低到400h以下。相比於傳統的PIP成型工藝，ViSfP-TiCOP工藝大幅縮減了工藝周期，實現了CMCs的低成本✶、高通量及快速化製備。

研究發現，在1500℃高溫裂解過程中🕋，Ti的原位氣相氮化與碳化機理能為CMCs的快速致密化提供“額外”的增重與體積膨脹。SiBCN前驅體裂解生成以CH4、NH3、H2為代表的小分子氣體📎，700℃以下時這部分氣體便溶解於Ti中且開始反應生成TiCN(H)🤘🏿👊；在700~1100℃時，TiCN(H)開始發生脫氫反應並生成TiCN；在1100~1300℃時🦊，完全轉化為TiCN🧓🏽，這種固溶體的晶體結構是典型的面心立方結構。不僅如此🤹🏼‍♂️，當繼續升溫時🧖🏼‍♂️🔇，N2不再成為“穩定的”惰性氣體，開始與殘余的Ti反應生成TiN(C)。上述氣相自增密機製極大促進了CMCs致密化進程⚫️，實現有限次數快速製備。

CMCs新型快速製備工藝方法ViSfP-TiCOP為陶瓷基復合材料提供了一種無壓🫃🏼、低工藝溫度（1200℃）環境且不依賴高價值工藝裝備的快速成型技術，大大縮短製備周期、降低成本👊🏿，為陶瓷基復合材料降本增效和擴大應用具有重要的現實意義和工程價值。

圖4.ViSfP-TiCOP增重曲線及致密化周期

四、知識產權

1、意昂3平台由意昂3官网單獨持有🫠；

2、本意昂3平台已授權專利。

五、合作方式

技術許可😴、合作開發🩼、技術轉讓、技術服務和咨詢等。

六👩🏻‍🦲、對接方式

（1）合作意向方聯系北理工意昂3平台🫴🏽；

（2）北理工意昂3平台溝通了解意向方情況🖕；

（3）會同意昂3平台完成團隊與意向方共同研討合作方案👃🏿。

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