[發明專利]采用原位反應制備碳纖維增強二硼化鈦復合材料的方法

有效

• 申請號: 201710722747.1
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107619288B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 孫衛康;董會娜;張東生;姚棟嘉;牛利偉;吳恒;劉喜宗
• 申請（專利權）人: 鞏義市泛銳熠輝復合材料有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/58
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于二硼化鈦基復合材料的制備領域，公開了一種采用原位反應制備碳纖維增強二硼化鈦復合材料的方法。將液態酚醛樹脂分散于無水乙醇中；將TiO₂粉和B₄C粉加入所得溶液中，40~60℃攪拌均勻；將碳纖維粉加入所得溶液中，60~80℃繼續攪拌，直至漿料粘稠不能攪拌為止；將漿料烘干，造粒過篩，將所得顆粒粉置于模具中，壓制成型，得到坯體；將所得坯體在真空1800~1900℃下反應燒結2~3h，得到C/TiB₂復合坯體；用硅粉、鈦粉中的一種或兩者的組合物包覆C/TiB₂復合坯體，置于石墨坩堝中，在真空1550~1650℃下反應1~3 h，即得到C/TiB₂復合材料。本發明具有工藝簡單、操作方便等優點，C/TiB₂同時具有碳纖維和二硼化鈦的優點，并且克服了TiB₂脆性較大等缺陷。

技術領域

本發明屬于二硼化鈦基復合材料的制備領域，具體涉及一種采用原位反應制備碳纖維增強二硼化鈦復合材料的方法。

背景技術

碳纖維具有低密度、高比強度、高比模量、耐高溫等一系列的優異性能，它的重要應用之一就是作為復合材料的增強體承載負荷。二硼化鈦(TiB₂)陶瓷具有高熔點、高硬度、耐腐蝕、抗氧化、良好的導電性和導熱性等優點，廣泛應用于國防軍工、航空航天、石油化工、冶金采礦和電工電子等領域而受到越來越廣泛的關注。C/TiB₂復合材料同時結合了碳纖維與TiB₂優異的性能，在噴砂嘴、防彈裝甲材料、鋁電解槽陰極材料、燃料電池或鋰電池陰極材料、高鐵導電弓等方向具有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用原位反應制備碳纖維增強二硼化鈦復合材料的方法，采用原位反應制備，二硼化鈦與碳纖維分散均勻，具有工藝簡單、操作方便等優點，C/TiB₂同時具有碳纖維和二硼化鈦的優點，并且克服了TiB₂脆性較大等缺陷。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

采用原位反應制備碳纖維增強二硼化鈦復合材料的方法，步驟如下：

（1）、將液態酚醛樹脂分散于無水乙醇中，保證分散液中液態酚醛樹脂的含量為2~5 wt%；

（2）、將TiO₂粉和B₄C粉加入步驟（1）所得溶液中，40~60 ℃攪拌均勻；其中TiO₂粉和B₄C粉的總量與無水乙醇的質量比為（0.5~1.2）∶1，TiO₂粉與B₄C粉的質量比為（1.2~2.8）∶1；

（3）、按碳纖維粉與TiO₂粉的質量比為（0.07~0.14）∶1計，將碳纖維粉加入步驟（2）所得溶液中，60~80 ℃繼續攪拌，直至漿料粘稠不能攪拌為止；

（4）、將漿料烘干，造粒過篩，將所得顆粒粉置于模具中，壓制成型，得到坯體；

（5）、將步驟（4）所得坯體在真空1800~1900 ℃下反應燒結2~3h，得到C/TiB₂復合坯體；

（6）、用硅粉、鈦粉中的一種或兩者的組合物包覆C/TiB₂復合坯體，置于石墨坩堝中，在真空1550~1650℃下反應1~3 h，即得到碳纖維增強二硼化鈦復合材料。

較好地，所述液態酚醛樹脂的固含量≥50 wt%。

較好地，所述碳纖維粉的長度為30~50μm。

較好地，所述烘干的溫度為60~100℃。

較好地，過60~100目篩。