[发明专利]一种具有高致密层的硅化石墨

说明书

一种具有高致密层的硅化石墨，包括石墨基体，在石墨基体的表面设有β‑SiC层，在β‑SiC层与石墨基体之间设有α‑SiC层，所述α‑SiC层的碳化硅含量呈梯度变化且由石墨基体内向β‑SiC层方向增大。本发明α‑SiC层即硅化石墨层呈0‑100%梯度分布，与石墨基体无明显界面，导致残余应力较小，与石墨基体结合强度极大；所述β‑SiC层表面致密无缺陷可进一步防护硅化石墨基体，同时最外层与α‑SiC层均为碳化硅材料，其界面处热失配程度较小，且最外层内嵌进硅化石墨层的孔隙中，实现机械咬合作用，进一步增强其结合强度。

技术领域

本发明涉及一种硅化石墨制备领域，更具体地说，涉及一种具有高致密层的硅化石墨。

背景技术

硅化石墨作为一种新颖的工程材料，体现了石墨和碳化硅两种材料的互补性。它不仅具有石墨的高强度、耐高温，良好的导电性及抗热震，还具有碳化硅材料的高硬度、抗氧化、耐腐蚀等优点。硅化石墨的化学性质十分稳定，几乎耐各种酸碱腐蚀，并且可长期在1200℃以上温度使用，特别适合在重载、高温、辐射、腐蚀、大温度冲击等苛刻条件下使用。因此，硅化石墨越来越广泛的应用于核能、环保、国防、新能源、医疗器械、高温、腐蚀、催化等领域。

硅化石墨材料中的硅化层厚度及其与基体的结合强度时衡量硅化石墨产品质量的关键指标。而传统硅化石墨材料在去除富余硅后，其表面会残留一定的微小孔隙，从而大大增加其比表面积，同时这些微孔也会吸附H2O、O2等气体，该种氧化物气体在高温下对SiC具有严重的腐蚀性，一旦硅化石墨层失效，石墨基体便会暴露在高温氧化气氛中迅速被氧化。因此急需一种不易被氧化的硅化石墨。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种与石墨基体结合强度大、不易被氧化，使用寿命长的具有高致密层的硅化石墨。

本发明是一种具有高致密层的硅化石墨，其特点是：包括石墨基体，在石墨基体的表面设有β-SiC层，在β-SiC层与石墨基体之间设有α-SiC层，所述α-SiC层的碳化硅含量呈梯度变化且由石墨基体内向β-SiC层方向增大。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述石墨基体孔隙率为10%-30%。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述α-SiC层厚度为0.1-5mm，孔隙率为5%-20%，孔隙含量随着α-SiC含量的增加而降低。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述β-SiC层厚度为0.01-0.1mm，孔隙率为0。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述β-SiC层与α-SiC层紧密结合，且内嵌于α-SiC层中的孔隙中，内嵌深度为0-10μm。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述β-SiC层表面粗糙度小于1μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、石墨基体孔隙率较高有利于液硅的浸渍渗透；

2、α-SiC层即硅化石墨层呈0-100%梯度分布，与石墨基体无明显界面，导致残余应力较小，与石墨基体结合强度极大；

3、最外层β-SiC层表面致密无缺陷可进一步防护硅化石墨基体，同时最外层与α-SiC层均为碳化硅材料，其界面处热失配程度较小，且最外层内嵌进硅化石墨层的孔隙中，实现机械咬合作用，进一步增强其结合强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。