[发明专利]一种制备高性能铝基碳化硅的方法

说明书

本发明涉及一种制备高性能铝基碳化硅的方法，该方法为S1、在碳化硅中加入偶联剂获得表面改性后的碳化硅；S2、将异丙醇铝水解获得铝溶胶；S3、将步骤S1获得的所述表面改性后的碳化硅加入Al(C₃H₇O)₃/HNO₃沉化液中，与步骤S2获得铝溶胶混合，搅拌后、蒸馏得到铝纳米壳包覆碳化硅的核壳结构复合粒子粉末；S4、将步骤S3获得的铝纳米壳包覆碳化硅的核壳结构复合粒子粉末装入模具，进行高速压制，获得铝基碳化硅的压坯。本发明制造的压坯具有密度高，密度均匀，综合性能优良的特点；且生产成本低，生产效率高。

技术领域

本发明涉及一种制备高性能铝基碳化硅的方法，属于粉末冶金成形技术领域。

背景技术

铝基碳化硅作为一种轻质结构的复合材料，具有高比强度，比模量、良好的高温性能，耐磨、耐疲劳、密度小、良好的尺寸稳定性等优异的力学性能和物理性能。此外，与连续纤维增强复合材料相比有着显著的低成本优势，材料各向同性、易于加工，制备灵活多样。能够满足现代科学技术尤其是航空航天、“能源”海洋工程及交通运输技术对材料性能的要求。因此，这种铝基碳化硅复合材料的制备就非常重要。

目前，铝基碳化硅的制备是采用干混的方法将SiC粉末、铝粉和适量的硬质合金球放入到混料瓶中进行混料，通过改变混料时间来获得SiC颗粒在基体中的不同分布。这种通过混料获取的铝基碳化硅粉末因为分布不均匀，经压制后出现压坯密度分布不均匀的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种制备高性能铝基碳化硅的方法，制备的铝基碳化硅为核壳结构，用铝材料作为壳来包裹着碳化硅，用高速压制的方法来制取更加均匀且碳化硅含量更高的铝基碳化硅。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种制备高性能铝基碳化硅的方法，其包括如下步骤：

S1、在碳化硅中加入偶联剂获得表面改性后的碳化硅；

S2、将异丙醇铝水解获得铝溶胶；

S3、将步骤S1获得的所述表面改性后的碳化硅加入Al(C₃H₇O)₃/HNO₃沉化液中，与步骤S2获得的所述铝溶胶混合，搅拌后、蒸馏得到铝纳米壳包覆碳化硅的核壳结构复合粒子粉末；

S4、将步骤S3获得的铝纳米壳包覆碳化硅的核壳结构复合粒子粉末装入模具，进行高速压制，获得铝基碳化硅的压坯。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述碳化硅是由如下方法制备获得：将酚醛树脂和硝酸镍溶于无水乙醇中后加入正硅酸乙酯，混合后加入表面活性剂，再加入草酸水解，之后加入甲基四胺进行凝胶，老化后获得碳化硅。

如上所述的方法，优选地，所述酚醛树脂和硝酸镍按质量比为10:1的比例添加，所述无水乙醇的用量为所述酚醛树脂质量的2～5倍，所述正硅酸乙酯与所述无水乙醇的体积比为1:1，所述表面活性剂与所述酚醛树脂的质量比为0.2～0.5:1，所述草酸与所述无水乙醇的体积比为0.1～0.3:1，所述甲基四胺与所述无水乙醇的体积比为0.05～0.1:1。

如上所述的方法，优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或硬脂酸，所述老化的时间为20～24小时。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，将所述碳化硅加入丙酮超声后，再加入偶联剂，超声后，在油浴中回流，离心后，丙酮洗涤，之后干燥获得表面改性后的碳化硅，所述偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。