[發(fā)明專利]一種混合粉體、用途及除硅方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710306472.3
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN108793168B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 孔英杰;裴雨辰;于新民;李鵬鵬;王濤;霍鵬飛;劉俊鵬;孫同臣
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: C01B32/984
• 分類號: C01B32/984;C01B32/914;C01B32/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種混合粉體、用途及除硅方法，由碳粉和氧化鋁粉混合均勻而成。本發(fā)明采用的特殊混合粉體，為復合材料表面殘余的游離金屬提供碳源，在高溫條件下反應轉化成結構疏松的SiC、ZrC等碳化物，同時氧化鋁粉在構件表面起到互不浸潤、隔離的作用，有利于構件表面的清理。

技術領域

本發(fā)明涉及一種混合粉體、用途及除硅方法，屬于反應熔滲技術領域。

背景技術

纖維增韌C/C-SiC-ZrC、C/C-SiC-HfC等陶瓷基復合材料的制備工藝主要有化學氣相滲透法(CVI)、先驅(qū)體轉化法(PIP)和反應熔滲法(RMI)。與化學氣相滲透法和先驅(qū)體轉化法相比，反應熔滲工藝具有顯著的制備周期短、制備成本低、致密化程度高的優(yōu)點。

然而，反應熔滲(RMI)工藝制備復合材料存在一個弊端：熔滲制備的碳化物基復合材料表面往往會存在殘余硅源原料，而殘余硅源與復合材料貼合緊密，難以清除，需要進行除硅處理。

目前反應溶滲工藝除硅處理主要有高溫除硅和機加除硅。高溫除硅主要依賴硅源熔融流動分離以及高溫蒸汽揮發(fā)，要保證硅源的流動性和蒸汽壓，往往需要處理溫度偏高，高溫會損傷纖維，對復合材料的力學性能影響很大，并需要長時間抽真空抽取硅蒸汽，對真空泵損傷較大，不利于設備的長期適用；機加會增加成本，并且無加工量或結構特殊的情況下無法機加，以及構件厚度薄的情況下機加會破壞纖維布層，導致構件性能大幅度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種溫度低、避免物理傷害、成本低的混合粉體、用途及除硅方法，解決了傳統(tǒng)高溫除硅工藝對復合材料的高溫損傷問題以及機加處理對纖維布層損傷而導致性能降低的問題。

本發(fā)明的技術解決方案：一種混合粉體，由碳粉和氧化鋁粉按質(zhì)量比8：(1～3)的比例混合均勻而成。

所述的碳/氧化鋁混合粉體，碳粉作為與碳化物基復合材料表面殘余的合金反應的原料，與合金反應生成疏松的SiC、ZrC、HfC等與碳化物基復合材料附著力小，利于復合材料表面的清理；而氧化鋁粉體具有與碳粉、合金和碳化物基復合材料的反應惰性和不浸潤性以及密度大的特點，到熔融溫度后氧化鋁粉體會穿過熔融的合金到達碳化物基復合材料表面，帶動碳粉進入到熔融的合金中，增大了碳與合金的反應接觸面積，有利于碳與合金的充分反應，更多的合金轉化成疏松的SiC、ZrC、HfC等，同時氧化鋁粉在碳化物基復合材料表面起到互不浸潤的作用，有利于碳化物基復合材料表面的清理。

所述的碳粉和氧化鋁粉之間采用特定配比，8：(1～3)，此配比范圍能最好的發(fā)揮除硅能力。若碳粉與氧化鋁粉的配比過大，氧化鋁粉體不能有效隔離殘余合金塊與復合材料接觸，除硅效果較弱；若碳粉與氧化鋁粉的配比過小，碳粉量少，合金不能完全反應轉化成疏松的碳化物，造成殘余的合金塊難以清理。

本發(fā)明碳粉的作用是與合金反應，要保證碳粉的比表面積大，增大碳與合金的反應活性，降低熔融反應溫度，同時碳粉顆粒不能太小，保證粉體顆粒具有足夠的自重力能夠進入熔融合金中。能滿足上述條件的碳粉都可使用，工程上碳粉粒徑優(yōu)選50～150目，在此范圍內(nèi)既能保證碳粉的比表面積足夠大，又能有足夠的自重力能夠進入熔融合金中。

本發(fā)明氧化鋁粉的作用是有效隔離殘余合金塊與復合材料接觸，充分發(fā)揮氧化鋁粉與復合材料的不浸潤性。若氧化鋁粉顆粒太小(大于250目)，粉體受到熔融液體表面張力的作用無法沉到復合材料表面，不能起到不浸潤作用；若粉體顆粒太大(小于50目)，其與復合材料的接觸面積減小，無法有效隔離殘余合金塊與復合材料接觸。能滿足上述條件的氧化鋁粉都可使用，工程上氧化鋁粉粒徑優(yōu)選100～200目，在此范圍內(nèi)既能保證氧化鋁粉沉到復合材料表面，起到不浸潤作用，又能有效隔離殘余合金塊與復合材料接觸。

一種由碳粉和氧化鋁粉組成的混合粉體，用于采用反應溶滲工藝制備的碳化物基復合材料表面的除硅處理。

所述的碳粉和氧化鋁粉按質(zhì)量比8：(1～3)的比例混合均勻。