[发明专利]一种石墨复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在石墨基材（4）表面沉积碳化硅层（1）；所述石墨基材（4）在沉积碳化硅层（1）前还进行预处理操作，所述预处理操作包括依次进行的打磨、清洗和纯化处理；所述纯化处理的操作包括：将所述石墨基材（4）移至高温纯化炉内，保证炉内真空并升温至900℃～950℃，并保温0.3h～1.2h，保温的同时通入四氯化碳；再升温至1150℃～1500℃，并保温0.8h～1.6h，保温的同时交替向炉内通入四氯化碳和氩气；最后升温至1600~1800℃，并保温1.3h~2.1h，保温的同时交替向炉内通入四氯化碳和氩气，保温完成后冷却即实现石墨基材（4）的纯化处理；

S2、在所述碳化硅层（1）表面沉积碳化钽晶须，形成晶须增韧层（2）；采用碳热反应法沉积所述晶须增韧层（2），所述碳热反应法的操作包括：将Ta₂O₅、Ta和C的混合粉末置于一坩埚中，并将形成碳化硅层（1）后的石墨材料悬挂于所述坩锅中，并整体置于热处理炉中，炉内升温至1400~1600℃并保温2h，冷却即实现碳化钽晶须的沉积；

S3、在所述晶须增韧层（2）表面沉积形成碳化钽-碳化硅复合层（3），即得所述石墨复合材料。

2.根据权利要求1所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，S1中沉积所述碳化硅层（1）时，以四氯化硅为硅源、以甲烷为碳源进行气相沉积，沉积时甲烷和四氯化硅气体的摩尔比为2：(0.7~1.3)，沉积温度为1000~1600℃，沉积时间为1~5h。

3.根据权利要求1所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，S3中沉积所述碳化钽-碳化硅复合层（3）时，将形成晶须增韧层（2）后的石墨基材（4）悬挂于气相沉积炉中，将炉内温度升至1300~1500℃后，向炉膛中输送TaCl₅粉体和 SiCl₃CH₃，并通入氢气和甲烷保温5~10h，保温完成后冷却即实现碳化钽-碳化硅复合层（3）的沉积。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述制备方法制得的石墨复合材料，其特征在于，包括石墨基材（4）以及设置在石墨基材（4）表面的复相涂层，所述复相涂层从内至外包括依次相连的碳化硅层（1）、晶须增韧层（2）和碳化钽-碳化硅复合层（3），所述晶须增韧层（2）由碳化钽晶须构成，所述晶须增韧层（2）中至少有部分碳化钽晶须伸入所述碳化硅层（1）以及碳化钽-碳化硅复合层（3）之中。

5.根据权利要求4所述的石墨复合材料，其特征在于，所述晶须增韧层（2）中，碳化钽晶须呈网状分布，且所述碳化钽晶须的长径比为7~24。

6.根据权利要求4所述的石墨复合材料，其特征在于，所述碳化硅层（1）的厚度为10~20μm，所述晶须增韧层（2）的厚度为20~30μm，所述碳化钽-碳化硅复合层（3）的厚度为30~60μm。

7.一种权利要求4-6任一项所述的石墨复合材料的应用，其特征在于，所述石墨复合材料用于制作MOCVD设备的托盘。