[發明專利]表面具有碳化硅和硅涂層的B4

在審

• 申請號: 202110464571.0
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113105243A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 江濤;韓慢慢;付甲
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/622;C04B35/645;C04B41/87
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

表面具有碳化硅和硅涂層的B₄C/石墨復合材料，組分包括：B₄C材料，石墨材料；Al₂O₃粉末；Y₂O₃粉末；制備方法的步驟為：步驟1，將碳化硼粉末和石墨粉末相混合，得到B₄C/石墨復合粉末；加入Al₂O₃粉末和Y₂O₃粉末并球磨，加入無水乙醇和瑪瑙磨球混合，通過球磨制成漿料，漿料干燥得到B₄C/石墨混合粉末；步驟2，將B₄C/石墨復合粉末裝入石墨模具中，熱壓燒結制備出B₄C/石墨復合材料圓片，真空條件下熱壓燒結；步驟3，將步驟2制備出的B₄C/石墨復合材料圓片制成條狀試樣，條狀試樣放入石墨坩鍋中并在條狀試樣表面覆蓋上粗硅粉后，將石墨坩堝放入高溫滲硅爐中進行滲硅工藝，通過滲硅反應得到B₄C/石墨復合材料滲硅試樣，具有提高表面硬度和耐磨損性能以及抗高溫氧化性能的優點。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種表面具有碳化硅和硅涂層的B₄C/石墨復合材料及其制備方法。

背景技術

碳化硼陶瓷材料具有高強度，高韌性，高熔點，高硬度和良好的耐磨損性能以及具有抗腐蝕性能和抗高溫氧化性能而被廣泛的應用于工程領域中。碳化硼陶瓷材料由于具有較高的強度和較高的硬度以及具有良好的耐磨損性能和良好的抗高溫氧化性能而被廣泛的應用在工程領域中。而碳化硼陶瓷的硬度較高，難以進行機械加工，所以機械加工成本較高。所以碳化硼陶瓷材料的可加工性能較差，可加工成本較高。所以為了改善和提高碳化硼陶瓷材料的可加工性能，需要向碳化硼陶瓷基體中加入可加工相制備可加工碳化硼基復相陶瓷。石墨材料由于具有較低的強度和韌性，具有良好的可加工性能和良好的抗熱震性能等。石墨材料可以作為碳化硼陶瓷材料的可加工相，可以向碳化硼陶瓷基體中添加石墨材料形成B₄C/石墨復合材料。所以向碳化硼陶瓷基體中加入石墨材料形成可加工B₄C/石墨復合材料可以顯著的改善和提高碳化硼陶瓷材料的可加工性能以及抗熱震性能等。所以需要向碳化硼陶瓷基體中加入石墨相形成可加工B₄C/石墨復合材料。石墨材料與碳化硼陶瓷材料的相容性良好，可以將石墨材料加入到碳化硼陶瓷基體中通過復合形成B₄C/石墨復合材料，這將極大的改善和提高碳化硼陶瓷材料的可加工性能和抗熱震性能。B₄C/石墨復合材料具有較高的力學性能，具有良好的可加工性能和良好的抗熱震性能，以及具有良好的自潤滑性能等。但是由于向碳化硼陶瓷基體中添加了大量的石墨材料，導致B₄C/石墨復合材料的表面硬度和耐磨損性能顯著降低，而且B₄C/石墨復合材料的抗高溫氧化性能也較差。

本發明的目的就是在B₄C/石墨復合材料進行機械加工制成所需要的零部件之后，對已經加工成型的B₄C/石墨復合材料采用高溫液態滲硅工藝進行表面改性處理工藝。所以為了改善和提高B₄C/石墨復合材料的表面硬度和耐磨損性能以及抗高溫氧化性能，本發明采用高溫液態滲硅工藝對B₄C/石墨復合材料進行表面改性處理。由于熱壓燒結工藝制備的B₄C/石墨復合材料具有相對密度為95%，還有5%的氣孔率，所以液態硅可以滲入到B₄C/石墨復合材料表面里。通過高溫液態滲硅工藝可以在B₄C/石墨復合材料試樣表面制備一層致密堅硬的碳化硅和硅涂層。從而實現可加工B₄C/石墨復合材料的滲硅工藝表面改性技術。