[發(fā)明專利]高韌性碳化硅及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711449885.3 | 申請日： | 2017-12-27 |
| 公開（公告）號： | CN108085783B | 公開（公告）日： | 2020-11-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳寶林;侯振華 | 申請（專利權(quán)）人： | 江西嘉捷信達新材料科技有限公司 |
| 主分類號： | D01F9/08 | 分類號： | D01F9/08 |
| 代理公司： | 北京酷愛智慧知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514 | 代理人： | 劉坦 |
| 地址： | 330000 江西省南昌市南昌高*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 韌性 碳化硅 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及高韌性碳化硅及其制備方法，所述方法包括如下步驟：將四氧化三鐵與金屬鈷球磨成微粒，再將微粒溶于異丙醇和去離子水的混合溶液中；將產(chǎn)物干燥，并與聚二甲基硅硼烷混合后超聲處理，然后將其溶于異丙醇中并攪拌；將產(chǎn)物進行不熔化處理，得到高韌性碳化硅。本發(fā)明的高韌性碳化硅的制備方法，在碳化硅纖維的制備過程中引入四氧化三鐵和鈷粉，利用四氧化三鐵的磁性，在制備時吸附納米鈷粉，填補了高溫制備碳化硅時材料表面出現(xiàn)的裂紋，多余的鈷粉在高溫下與與硅形成硅化鈷，形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，增強了碳化硅的性能。由此制備的碳化硅纖維表面裂紋少，韌性大，高溫下性能穩(wěn)定，在航空航天高溫領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高韌性碳化硅及其制備方法。
背景技術(shù)
碳化硅陶瓷因其優(yōu)異的高溫強度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，在航空航天、機械、汽車等眾多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。同時它也是軍事領(lǐng)域的重要材料，發(fā)達國家對我國實行技術(shù)封鎖，所以我國必須獨立研發(fā)出性能優(yōu)異的碳化硅纖維，才能提高我國的軍事實力及綜合國力。
但是，碳化硅陶瓷脆性較大，斷裂韌性較低，常壓燒結(jié)的碳化硅陶瓷抗折強度一般在400MPa左右，難以滿足密封、裝甲工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Ω唔g性、高強度的碳化硅陶瓷的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提出一種高韌性碳化硅的制備方法。
本發(fā)明的一種高韌性碳化硅的制備方法，包括如下步驟：S101：將四氧化三鐵與金屬鈷混合，然后球磨成30nm～40nm的微粒，再將所述微粒溶于異丙醇和去離子水的混合溶液中；其中，所述四氧化三鐵與所述金屬鈷的質(zhì)量比為(2～5)：1；S102：將所述步驟S101得到的產(chǎn)物干燥，得到流化狀態(tài)的固體粉末；S103：將所述步驟S102得到的固體粉末與聚二甲基硅硼烷混合后超聲處理，然后將其溶于異丙醇中并攪拌；其中，所述聚二甲基硅硼烷與所述固體粉末的質(zhì)量比為(5～10)：(1～3)，所述聚二甲基硅硼烷與所述固體粉末的總質(zhì)量與所述異丙醇的質(zhì)量比為1：(5～10)；S104：將所述步驟S103得到的產(chǎn)物在空氣中進行不熔化處理1h～1.5h，然后將其再真空中進行不熔化處理5h～6h，再加入納米鈷粉繼續(xù)不熔化處理1h～1.5h；其中，所述納米鈷粉和所述步驟S103得到的產(chǎn)物中的四氧化三鐵的質(zhì)量比為(3～6)：(1～2)；S105：在保護氣體氛圍下，將所述步驟S104得到的產(chǎn)物放入管式爐中，然后在第一升溫速率下升溫至800℃～1000℃，并保溫2h～3h，然后在第二升溫速率下升溫至1500℃～1600℃，并保溫2h～3h，然后在第一降溫速率下降至室溫，得到高韌性碳化硅。
本發(fā)明的高韌性碳化硅的制備方法，在碳化硅纖維的制備過程中引入四氧化三鐵和鈷粉，利用四氧化三鐵的磁性，在制備時吸附納米鈷粉，填補了高溫制備碳化硅時材料表面出現(xiàn)的裂紋，多余的鈷粉在高溫下與與硅形成硅化鈷，形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，增強了碳化硅的性能。由此制備的碳化硅纖維表面裂紋少，韌性大，高溫下性能穩(wěn)定，在航空航天高溫領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的高韌性碳化硅的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
進一步地，在所述步驟S101中，所述四氧化三鐵與所述異丙醇和所述水的質(zhì)量比為1：(0.5～1)：(10～20)。
進一步地，在所述步驟S102中，干燥時間為5h～10h，干燥溫度為50℃～80℃。
進一步地，在所述步驟S103中，超聲處理的時間為1h～2h。
進一步地，在所述步驟S103中，攪拌時間為5h～10h。
進一步地，在所述步驟S105中，所述第一升溫速率為200℃/h～300℃/h，所述第二升溫速率為300℃/h～400℃/h，所述第一降溫速率為500℃/h～550℃/h。
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