[發明專利]一種SiC納米線增強鋁碳化硅復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811442619.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109518026A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 張俊雄;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種SiC納米線增強鋁碳化硅復合材料，由碳化硅泡沫陶瓷、SiC納米線、BN界面層，碳化硅和鋁合金組成，其特征在于SiC納米線原位生長在碳化硅泡沫陶瓷中，BN界面層包覆在SiC納米線和碳化硅泡沫陶瓷表面，碳化硅和鋁合金填充在碳化硅泡沫陶瓷內部和表層；碳化硅泡沫陶瓷密度為0.3~0.6g/cm³，孔隙率為70~90%，孔密度為15~35PPI；SiC納米線直徑為50~200nm，長度為0.5~3mm；BN界面層厚度為0.05~0.3μm；碳化硅粉粒徑為0.5~1μm，純度為97~99%。本發明采用SiC納米線增強鋁碳化硅復合材料，制備工藝周期短，易于實現；充分發揮SiC納米線的增韌補強和改善界面結合的作用，提高了鋁碳化硅復合材料的斷裂韌性和抗沖擊性能等。

技術領域

本發明涉及一種鋁碳化硅復合材料及其制備方法，特別涉及一種SiC納米線增強鋁碳化硅復合材料及其制備方法。

背景技術

鋁碳化硅復合材料具有高比強度和比剛度、耐磨、低熱膨脹系數、低密度、良好的尺寸穩定性和導熱性，已經廣泛地應用在航空航天、軍事領域以及汽車、電子等行業領域。但是由于鋁和碳化硅界面物理化學相容性不高，兩相界面結合難以控制，材料內部不可避免的存在孔隙和微裂紋，導致鋁碳化硅的斷裂韌性、沖擊強度以及抗熱震性能有所不足，同時，過多的碳化硅難以均勻的分散在鋁基體中，容易造成局部過高的應力集中，限制了鋁碳化硅在高端結構件和功能件的應用能力。

SiC納米線是一種性能優異的納米增強體，拉伸強度可達到53.4GPa，遠大于SiC纖維和SiC晶須，尤其是超長SiC納米線不僅可以改善兩相的界面結合，更重要的是還可以將兩相基體彼此牢牢鎖住，從而大大增強鋁碳化硅復合材料的強度。將超長SiC納米線原位生長在碳化硅泡沫陶瓷上，由于超長SiC納米線徑向放射狀生長至碳化硅泡沫陶瓷內部空隙中，可以有效地將孔隙分割以及提高碳化硅泡沫陶瓷內的比表面積，便于鋁和碳化硅泡沫陶瓷的結合，有效提高鋁碳化硅的力學性能；并且超長SiC納米線還可以通過分散壓力、裂紋偏轉及橋連等增韌機制，有效地強韌化鋁碳化硅復合材料。

授權公開號為CN104726734B的中國發明專利公開了一種制備SiC/Al復合材料的方法，該方法為：將氧化鋁和/或氧化硅粉末和分散劑用球磨介質球磨，再加入粘結劑繼續球磨得到涂敷漿料；其中，粉末：分散劑：水：球磨介質：粘結劑的質量比為1:0.005~0.01:0.1~0.4:2:0.01~0.03；將網眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷漿料中充分吸收、離心并干燥之；再將二次涂覆的網眼多孔SiC陶瓷埋入鋁或鋁合金粉中，抽真空升溫將鋁或鋁合金熔化后，通入氬氣，保溫保壓得到SiC/Al復合材料。由本發明方法得到的SiC/Al復合材料為雙連續相，通過控制涂敷漿料的組成與性能，達到控制界面結構和界面反應的目的，實現碳化硅基體與金屬Al之間的強結合且在三維空間均勻連續分布，避免了碳化硅增強體的偏聚與不連續，提高復合材料性能。

授權公開號為CN104658920B的中國發明專利公開了一種鋁碳化硅制備方法及其所得鋁碳化硅，鋁碳化硅的制備方法，包括填粉和滲鋁，填粉步驟包括：將粉料填充至鋁基板的凹槽中，形成粉料板；在粉料板的表面鋪設厚度為0.5mm的鋁箔；鋁碳化硅中不加除鋁和碳化硅以外的其他添加劑。本發明提供的鋁碳化硅制備方法通過在碳化硅粉料的表面鋪設0.5mm厚的鋁箔，再進行滲鋁，可防止滲鋁過程中鋁液對碳化硅層的沖刷，保證滲鋁步驟后所得鋁碳化硅材料內部組織均勻。而且本發明提供的方法在未加入任何添加劑的情況下，保持了鋁碳化硅材料的抗彎強度，從而將所得鋁碳化硅材料的熱導率提高至250～280W/mK。