[发明专利]一种短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种利用放电等离子烧结（SPS）制备短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法。该方法的具体步骤是：步骤1、短切碳纤维去胶粗化预处理：将短切碳纤维放于热处理炉中，在400°C条件下保温30分钟，再使用成分为硝酸、重铬酸钾、双氧水和过硫酸铵的粗化液浸泡进行粗化后用去离子水洗净烘干备用；步骤2、球磨混料：将短切碳纤维、碳化硅粉末及烧结助剂放入球磨罐进行球磨；步骤3、干燥过筛：利用旋转蒸发干燥并对混合粉末进行研磨过筛；步骤4、放电等离子（SPS）烧结：将制成粉末放入石墨模具中，利用放电等离子设备进行烧结。本发明制备的短切碳纤维/碳化硅复合材料性能良好，短切碳纤维体积含量可控。该复合材料具有高比模量、高比强度、良好韧性，有望在轻质装甲防护领域得到运用。

主权项

一种短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）首先将热处理炉升温至400°C后将0.5mm～3mm短切碳纤维放于其中，保温30min取出空冷至室温。2）使用成分为硝酸、重铬酸钾、双氧水和过硫酸铵的粗化液浸泡24h进行粗化后用去离子水洗净并烘干备用。3）按原料所占的质量百分数：短切碳纤维（5%～30wt%），碳化硅粉（60%～85wt%），烧结助剂（10wt%）称取加入尼龙球墨罐中，按一定球料比加入碳化硅研磨球，加入无水乙醇作为分散介质，球、料和乙醇的总体积占球磨罐体积的2/3。4）将球磨罐密封置于高能球磨机上进行球磨，球磨速度为300r/min，时间2‑4h。5）将球磨所得均匀浆料进行旋转蒸发后放于真空干燥厢中于100°C～120°C干燥24h，之后取出进行研磨，过100目筛，得到混合均匀的粉末。6）将混合均匀后的粉末放入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉内进行烧结。升温速度100°C/min，烧结温度1600°C～1800°C，保温时间5min～15min，烧结压力50MPa，随炉冷却，得到短切碳纤维/碳化硅（Csf/SiC）复合材料。