[发明专利]一种复式双连续相SiC/Si复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于SiC/Si复合材料制备领域，具体涉及一种复式双连续相SiC/Si复合材料的制备方法。

背景技术

复式双连续相SiC/Metal复合材料是一类以多孔SiC陶瓷作为增强体通过金属浸渗工艺得到的一类复合材料，广泛应用于耐磨和酸碱性环境、电子封装材料、防护装甲等诸多领域。复式双连续相SiC/M复合材料制备工艺关键步骤是定向多孔SiC陶瓷增强体的制备。专利CN1896171采用了有机前驱体浸渍法制备的泡沫多孔SiC陶瓷作为增强体制备了复合材料，制品作为新型高性能摩擦制动材料在现代交通工具的制动系统中有着广泛应用前景，但是存在增强体强度不高等问题；专利CN103710561A采用粉末灌注震实然后高温熔融的方法制备了复式双连续相SiC/M复合材料，通过改变金属相成分和多孔陶瓷材质可以实现不同增强体和金属相复合材料，缺点是其特有的金属复合方式导致了复合材料中存在大量气孔，而且只是适用于采用高气孔率增强体制备复合材料；专利CN102962434A则直接采用了专利CN101323524叙述的采用炉温轴向梯度法分布特征制备的定向多孔SiC陶瓷作为增强体，真空熔渗工艺制备了复式双连续相SiC/CuSi复合材料，制备工艺简单、成本低、可制造出各种复杂形状的复合材料，同样存在制品强度不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复式双连续相SiC/Si复合材料的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明制备的复合材料具有较高强度、密度和硬度等优点，可以作为装甲材料，同时本发明工艺比较简单，特有的增强体结构定向分布特征更是赋予了复合材料特有的结果定向分布特征，制品性能也呈定向分布特征。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复式双连续相SiC/Si复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将粒度为240～400目的硅粉作为造孔剂加入SiC粉料中得到混合物A，然后加入酒精，混合物A和酒精的质量比为1:3，随后采用球磨机进行混料，混料结束后进行干燥得到混合物B；

步骤二：向步骤一得到的混合物B中加入PVA水溶液，混匀过120目筛后进行造粒；随后进行干压成型得到坯体，坯体干燥后在惰性环境下进行高温烧结，得到定向多孔SiC陶瓷；

步骤三：以步骤二得到的定向多孔SiC陶瓷作为增强体，以硅粒为金属渗透相，进行高温真空浸渗工艺，即得到复式双连续相SiC/Si复合材料。

进一步地，步骤一中所述的SiC粉料的平均粒度为6μm。

进一步地，步骤一所述的混合物A中造孔剂的添加量为5～30wt.％。

进一步地，步骤一中采用球磨机混料的时间为4～6h。

进一步地，步骤二中PVA水溶液的质量占混合物B及PVA水溶液总质量的3～6％，其中，PVA水溶液中PVA的质量分数为5～8％。

进一步地，步骤二中干压成型的压力为4～6吨。

进一步地，步骤二中坯体干燥的条件为100～150℃下保温8～16h。

进一步地，步骤二中烧结过程中压力为0.5～0.8MPa，升温速率80～100℃/min，升温至2250℃后保温1～2h，然后降温至室温，降温速率10℃/min。

进一步地，步骤三中，高温真空浸渗工艺的条件为：升温速率为8～15℃/min，升温至1500～1600℃时保温1～2h，然后降温至室温，降温速率为10～20℃/min，采用的硅粒平均尺寸为3毫米。

一种复式双连续相SiC/Si复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将粒度为300目的硅粉作为造孔剂加入平均粒度为6μm的SiC粉料中得到混合物A，其中造孔剂的添加量为15wt.％，然后加入酒精，混合物A和酒精的质量比为1:3，随后采用球磨机进行混料5h，混料结束后采用旋转蒸发仪进行干燥得到混合物B；