本發(fā)明涉及一種三明治型sic復(fù)合材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、耐高溫、耐磨性能好，功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料，用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。然而碳化硅產(chǎn)品的制備工藝復(fù)雜，燒結(jié)溫度高（一般為2000℃以上），很難達(dá)到全致密度，限制了其應(yīng)用范圍。因此，降低碳化硅的成型溫度，簡(jiǎn)化其制備工藝，并到達(dá)全致密度具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種三明治型sic復(fù)合材料及其制備工藝。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種三明治型sic復(fù)合材料，其特征在于:所述復(fù)合材料由5wt%的cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末與95wt%的sic/nip球形復(fù)合粉末均勻混合后，再進(jìn)行熱壓成型而獲得的完全致密的塊體復(fù)合材料，其中所述cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末是通過球磨cu50zr40ti10球形霧化非晶粉末而獲得，其玻璃轉(zhuǎn)變溫度為306.5℃，晶化溫度為354.6℃；所述sic/nip球形復(fù)合粉末是通過化學(xué)鍍方法在球形sic粉末上包裹nip非晶合金鍍層而成。

本發(fā)明所得復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)為7.6×10^-6k^-1、導(dǎo)熱系數(shù)為106.6w/m·k以及密度為4.25g/cm³。

本發(fā)明所述三明治型sic復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于包括如下步驟：先將cu50zr40ti10球形霧化非晶粉末放入真空球磨罐中并充滿無水乙醇，在球料比為25:1、球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，球磨2小時(shí)后獲得cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末；然后將sic球形粉末放入燒杯中，加入濃度10%的hcl進(jìn)行活化處理2小時(shí)，然后用去離子水將sic粉末清洗干凈，再將清洗干凈的sic粉末放入鍍液中，采用水浴法對(duì)其進(jìn)行加熱到90℃，化學(xué)鍍過程保持鍍液的ph值為5.4，保溫2小時(shí)后，即可獲得sic/ni-p復(fù)合粉末；最后將5wt%的cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末與95wt%的sic/ni-p球形復(fù)合粉末均勻混合，放入不銹鋼模具內(nèi)腔中，然后以20℃/分鐘的加熱速度將模具加熱到330℃，保溫10分鐘，采用200mpa的壓力和保壓時(shí)間為6分鐘的條件下進(jìn)行熱壓成型,得完全致密的塊體復(fù)合材料。

本發(fā)明所述一種三明治型sic復(fù)合材料及其制備工藝與現(xiàn)有sic復(fù)合材料的制備工藝相比，具有如下顯著不同的特征：（1）簡(jiǎn)化了sic復(fù)合材料的制備工藝，（2）采用cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末作為sic/ni-p球形復(fù)合粉末間隙間的填充劑和粘接劑，（3）通過cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末和ni-p非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度與過冷液相區(qū)相似的原則，實(shí)現(xiàn)兩種非晶合金粉末在其過冷液相區(qū)的液態(tài)特征聯(lián)動(dòng)變形而實(shí)現(xiàn)sic顆粒的成型，（4）大大降低了sic復(fù)合材料的成型溫度，并實(shí)現(xiàn)了sic復(fù)合材料的全致密化。

本發(fā)明制成的產(chǎn)品分別用真空球磨罐球磨，油壓機(jī)成型，xrd檢測(cè)cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，掃描電子顯微鏡觀察cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末的形貌，差熱掃描量熱計(jì)測(cè)量cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度，熱膨脹儀測(cè)量線膨脹系數(shù)，激光閃光儀測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)，阿基米德法測(cè)量密度。

本發(fā)明一種三明治型sic復(fù)合材料的成分為5wt%的cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末和95wt%的sic/ni-p球形復(fù)合粉末，其線膨脹系數(shù)為7.6×10^-6k^-1、導(dǎo)熱系數(shù)為106.6w/m·k以及密度為4.25g/cm³。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1

用天平稱取cu50zr40ti10球形霧化非晶粉末5克，放入真空球磨罐中并充滿無水乙醇，在球料比為25:1、球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，球磨2小時(shí)后獲得cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末；然后用天平稱取sic球形粉末20克，放入燒杯中，加入濃度10%的hcl溶液進(jìn)行活化處理2小時(shí)，然后用去離子水將sic粉末清洗干凈，再將清洗干凈的sic粉末放入鍍液中，采用水浴法對(duì)其進(jìn)行加熱到90℃，化學(xué)鍍過程保持鍍液的ph值為5.4，保溫2小時(shí)后，獲得sic/ni-p復(fù)合粉末；將1克cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末與19克sic/ni-p球形復(fù)合粉末均勻混合，放入不銹鋼模具內(nèi)腔中，以20℃/分鐘的加熱速度將模具加熱到330℃，保溫10分鐘，采用200mpa的壓力和保壓時(shí)間為6分鐘的條件下進(jìn)行熱壓成型。該復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)為7.6×10^-6k^-1、導(dǎo)熱系數(shù)為106.6w/m·k以及密度為4.25g/cm³。

實(shí)施例2

用天平稱取cu50zr40ti10球形霧化非晶粉末5克，放入真空球磨罐中并充滿無水乙醇，在球料比為25:1、球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，球磨2小時(shí)后獲得cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末；然后用天平稱取sic球形粉末50克，放入燒杯中，加入濃度10%的hcl溶液進(jìn)行活化處理2小時(shí)，然后用去離子水將sic粉末清洗干凈，再將清洗干凈的sic粉末放入鍍液中，采用水浴法對(duì)其進(jìn)行加熱到90℃，化學(xué)鍍過程保持鍍液的ph值為5.4，保溫2小時(shí)后，獲得sic/ni-p復(fù)合粉末；將2克cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末與38克sic/ni-p球形復(fù)合粉末均勻混合，放入不銹鋼模具內(nèi)腔中，以20℃/分鐘的加熱速度將模具加熱到330℃，保溫10分鐘，采用200mpa的壓力和保壓時(shí)間為6分鐘的條件下進(jìn)行熱壓成型。該復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)為7.6×10^-6k^-1、導(dǎo)熱系數(shù)為106.6w/m·k以及密度為4.25g/cm³。

實(shí)施例3

用天平稱取cu50zr40ti10球形霧化非晶粉末10克，放入真空球磨罐中并充滿無水乙醇，在球料比為25:1、球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，球磨2小時(shí)后獲得cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末；然后用天平稱取sic球形粉末100克，放入燒杯中，加入濃度10%的hcl溶液進(jìn)行活化處理2小時(shí)，然后用去離子水將sic粉末清洗干凈，再將清洗干凈的sic粉末放入鍍液中，采用水浴法對(duì)其進(jìn)行加熱到90℃，化學(xué)鍍過程保持鍍液的ph值為5.4，保溫2小時(shí)后，獲得sic/ni-p復(fù)合粉末；將5克cu50zr40ti10片狀非晶合金粉末與95克sic/ni-p球形復(fù)合粉末均勻混合，放入不銹鋼模具內(nèi)腔中，以20℃/分鐘的加熱速度將模具加熱到330℃，保溫10分鐘，采用200mpa的壓力和保壓時(shí)間為6分鐘的條件下進(jìn)行熱壓成型。該復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)為7.6×10^-6k^-1、導(dǎo)熱系數(shù)為106.6w/m·k以及密度為4.25g/cm³。