一種碳化鈦包覆碳纖維的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，屬于材料制備領域。本發明采用無壓燒結法在真空或惰性氣氛中使鈦粉在碳纖維表面發生原位反應，在碳纖維表面生成一層或多層碳化鈦。該制備方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化鈦包覆碳纖維可用于增強材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增強熱傳導材料等。
【專利說明】
一種碳化鈦包覆碳纖維的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種碳化鈦包覆碳纖維材料及其制備方法，屬于材料制備領域。
【背景技術】
[0002]碳纖維是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料，具有低密度、高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等優異性能而被廣泛應用于先進復合材料的增強相。但是碳纖維的抗氧化性能較差，有數據表明碳纖維在空氣中400 °C開始加速氧化，生成⑶和⑶2(K.L.Luthra，Carbon，1988，(26)217-224)。另外，碳纖維與金屬或陶瓷基體復合時，存在界面相容性差等缺點，易造成碳纖維與基體分離，這無疑限制了碳纖維的進一步使用。研究表明，在碳纖維表面涂覆耐高溫涂層是切實可行的拓展碳纖維使用范圍的手段(Baklanova，N.1.，eta1.Surface&Coatings Technology，2006，201(6):2313-2319)。
[0003]碳化鈦是一種過渡金屬碳化物，具有高硬度、耐腐蝕、熱穩定性和化學穩定性好等特點，廣泛用于涂層材料、金屬陶瓷材料、硬質合金材料等。將碳化鈦涂覆在碳纖維表面，可有效抑制碳纖維與基體材料界面發生化學反應，同時可提高碳纖維自身的高溫抗氧化性能。目前，碳化鈦涂層的制備方法主要有化學氣相沉積和真空蒸鍍等方法，但是這些方法對系統的設備要求極高，成本昂貴，不適合工業化生產。

【發明內容】

[0004]技術問題:本發明的目的在于:針對上述現有制備方法存在的缺點，提出一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，該方法簡單易行，成本低廉，可大規模生產。
[0005]技術方案:為了達到以上目的，本發明的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法包括以下基本步驟:
[0006]將鈦粉與碳纖維混合均勻，得到兩者的混合物在真空或惰性氣氛保護下進行燒結，燒結完畢得到目標產物；
[0007]其中:
[0008]所述鈦粉與碳纖維的摩爾比例為1:1?1: 5。
[0009]鈦粉與碳纖維混合時間為5?120分鐘。
[0010]采用無壓燒結法制備碳化鈦包覆碳纖維材料。
[0011]鈦粉和碳纖維的混合物在真空或惰性氣氛中熱處理，保溫溫度為900?1500°C，保溫時間為0.3?8小時。
[0012]制備出的碳化鈦包覆碳纖維材料，碳化鈦層厚度為0.1?2微米。
[0013]有益效果:本發明的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，采用無壓燒結法在真空或惰性氣氛中使鈦粉在碳纖維表面發生原位反應，在碳纖維表面生成一層或多層碳化鈦。該制備方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化鈦包覆碳纖維可用于增強材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增強熱傳導材料等。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0015]圖1為本發明實施例一中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0016]圖2為本發明實施例一中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖；
[0017]圖3為本發明實施例二中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0018]圖4為本發明實施例二中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖；
[0019]圖5為本發明實施例三中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0020]圖6為本發明實施例三中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 1.混料一一將鈦粉、碳纖維以一定比例(摩爾比，鈦粉:碳纖維=1:1?1:5)在混粉機中混料5?120分鐘，混粉機轉速為20?120轉/分；
[0022]2.燒結——將混好的鈦粉和碳纖維料在真空或惰性氣氛(氬氣)中熱處理，熱處理保溫溫度為900?1500°C，保溫時間為0.3?8小時；
[0023]3.成品一一燒結完畢，取樣，即可得到目標產物。
[0024]實施例一
[0025]制作鈦與碳纖維摩爾比例為1:1，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時間為I小時的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0026]1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以1:1比例(摩爾比)在混粉機中混料10分鐘，混粉機轉速為75轉/分；
[0027]2.燒結一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時間為I小時；
[0028]3.成品一一燒結完畢，取樣，即可得到目標產物。
[0029]實施例二
[0030]制作鈦與碳纖維摩爾比例為3:5，燒結溫度為1500V，燒結時間為I小時的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0031 ] 1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以3:5比例(摩爾比)在混粉機中混料10分鐘，混粉機轉速為75轉/分；
[0032]2.燒結一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1500°C，保溫時間為I小時；
[0033]3.成品一一燒結完畢，取樣，即可得到目標產物。
[0034]實施例三
[0035]制作鈦與碳纖維摩爾比例為1:2，燒結溫度為1400 V，燒結時間為I小時的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0036]1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以1:2比例(摩爾比)在混粉機中混料10分鐘；
[0037]2.燒結一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時間為I小時；
[0038]3.成品一一燒結完畢，取樣，即可得到目標產物。
[0039]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均屬于本發明要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟:將鈦粉與碳纖維混合均勻，得到兩者的混合物在真空或惰性氣氛保護下進行燒結，燒結完畢得到目標產物。2.根據權利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:所述鈦粉與碳纖維的摩爾比例為1:1?1:5。3.根據權利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:鈦粉與碳纖維混合時間為5?120分鐘。4.根據權利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:采用無壓燒結法制備碳化鈦包覆碳纖維材料。5.根據權利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:鈦粉和碳纖維的混合物在真空或惰性氣氛中熱處理，保溫溫度為900?1500°C，保溫時間為0.3?8小時。6.根據權利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:制備出的碳化鈦包覆碳纖維材料，碳化鈦層厚度為0.1?2微米。
【文檔編號】B22F3/10GK105903959SQ201610412254
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】孫正明, 鄭偉, 張培根, 張亞梅, 秦霞, 丁健翔
【申請人】東南大學