[发明专利]一种碳化硅复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于碳化硅材料技术领域，公开一种碳化硅复合材料及其制备方法，包括如下重量百分含量的原料：碳化硅粉体70‑80％，金属粉3‑15％，石墨烯1‑5％，粘结剂2‑10％，水10‑20％；其方法包括：将碳化硅粉体、金属粉、石墨烯置于混粉机中混合、球磨；将粘结剂与水混合得到混合粘结剂；将混合粘结剂加入混合粉体中混料，然后置于液压成型得到胚体；将坯体置于非氧化性气氛烧结炉中煅烧，冷却至即得碳化硅复合材料。本发明复合材料烧成温度低，节能，生产工艺简单，生产成本低，且具有使用寿命长，耐压强度高、抗热震性能好和抗氧化性能好等优点，具有广泛的经济和社会价值。

技术领域

本发明属于碳化硅材料技术领域，涉及一种碳化硅复合材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅是一种重要的半导体材料，具有导热系数高、热膨胀系数小、高硬度、高温稳定、耐磨性能好以及耐化学腐蚀性，可以在恶劣的环境下使用。碳化硅陶瓷具有耐高温、高硬度、耐磨、热膨胀系数低、导热系数高、耐化学腐蚀及介电、透波等特点，是理想的高温结构材料，在航空航天、机械、电子等领域有着广阔的应用前景。但是由于碳化硅是一种强的共价键结合的稳定化合物，热扩散系数低，很难烧结致密化，同时碳化硅陶瓷存在脆性大、高温抗氧化性差、易产生裂纹、使用寿命短等缺陷，限制了其高温条件下的应用。

但是现有的碳化硅复合材料在制备中需要进行烧结处理，而材料在不同温度下的烧结效果不同，容易使材料的制备质量有所下降，同时制备后的碳化硅复合材料缺乏一定的耐高温性能，使其难以适应高温环境下的正常作业。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种高韧性、高抗氧化性、高温稳定性的碳化硅复合材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种碳化硅复合材料，包括如下重量百分含量的原料：碳化硅粉体70-80％，金属粉3-15％，石墨烯1-5％，粘结剂2-10％，水10-20％。

优选的，所述碳化硅粉体由粒径为50-100μm的第一组碳化硅粉体和粒径为5-50μm的第二组碳化硅粉体组成。

优选的，所述第一组碳化硅粉体与第二组碳化硅粉体的重量比为1:2-3。

优选的，所述金属粉为铝粉、镁粉中的任意一种或两种的组合。

优选的，所述粘结剂由聚乙烯醇、苯基三(二甲基硅氧基)硅烷按质量比为2-3:1组成。

本发明的另一目的是提供一种碳化硅复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份称取碳化硅粉体、金属粉、石墨烯置于混粉机中混合均匀，得混合粉体；置于球磨机中搅拌1-2h；

(2)按重量份称取粘结剂溶解于水中得到混合粘结剂；

(3)将步骤(2)得到的混合粘结剂加入到步骤(1)所得的混合粉体中，混料0.5-2h，得混合料；

(4)将步骤(3)所得的混合料置于液压机内进行成型处理得到胚体；

(5)将步骤(4)所得的坯体置于非氧化性气氛烧结炉中，在700-900℃的条件下煅烧，煅烧时间1-3h后，随炉冷却至室温，即得碳化硅复合材料。

优选的，步骤(1)所述球磨转速为1200-1600r/min。

优选的，步骤(4)成型压压力为80-120Mpa。

与现有技术相比本发明的有益效果是：