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一種彌散強化陶瓷復合材料及其制備方法與流程

文檔序號:12395250閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的復合材料由碳化硅、硫酸鈣晶須、金屬纖維和復合粘合劑復合而成,所述的陶瓷復合材料中,不同形態的碳化硅顆粒、硫酸鈣晶須和金屬纖維和復合粘合劑相互交織分布;其中:

碳化硅由1~3mm多面體碳化硅顆粒、500~400μm多面體碳化硅顆粒、10~30μm球形碳化硅和90~100nm球形納米碳化硅組成;硫酸鈣晶須,其直徑為0.5~1.5μm,長徑比為90~110;金屬纖維,其直徑為7~10μm,長度為0.8~2.4mm;復合粘結劑,由環氧樹脂和星型嵌段共聚物組成,環氧樹脂的質量百分含量為75~99%,星型嵌段共聚物1~25%;

按質量比,1~3mm多面體碳化硅顆粒:400~500μm多面體碳化硅顆粒:10~30μm球形碳化硅:90~100nm球形納米碳化硅∶硫酸鈣晶須∶金屬纖維∶復合粘結劑=(5~30)∶(5~30)∶(5~20)∶(1~5)∶(1~10)∶(0.5~5)∶(15~30)。

2.根據權利要求1所述的彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的星型嵌段共聚物由亞乙烯基多胺、聚合丙烯酸嵌段和聚丙烯烴嵌段制備而成;制備時,三者的質量百分含量分別為:亞乙烯基多胺為1~5%,聚合丙烯酸嵌段為20~80%,聚丙烯烴嵌段為15~79%;亞乙烯基多胺作為起始劑。

3.根據權利要求2所述的彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的亞乙烯基多胺的分子量為100~300,聚合丙烯酸嵌段的分子量為1000~5000,聚丙烯烴嵌段的分子量為1000~5000,星型嵌段共聚物的分子量為3450~3550。

4.根據權利要求1所述的彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的金屬纖維為鈦纖維。

5.根據權利要求1所述的彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的陶瓷復合材料,其氣孔體積百分比≤0.01%;其熱膨脹系數為13.0×10-6~14.0×10-6/k-1、抗折強度可以達到92~100MPa、抗壓強度176~188MPa,斷裂延伸率為0.1~0.2%;其比重≤2.6;與金屬基體結合后的使用溫度≤260℃。

6.根據權利要求1所述的彌散強化陶瓷復合材料,其特征在于,所述的陶瓷復合材料,與其結合的金屬材料為不銹鋼、鑄鋼或球墨鑄鐵;結合后以金屬為基體的連續相,不同形態的碳化硅顆粒、硫酸鈣晶須和金屬纖維為第二相組成的復合材料,碳化硅顆粒、硫酸鈣晶須和金屬纖維相互交織彌散在金屬表面。

7.權利要求1所述的彌散強化陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:

步驟1,真空混合:

將碳化硅、硫酸鈣晶須、金屬纖維和復合粘合劑,在真空條件下,混合均勻,制得漿料;其中:

碳化硅由1~3mm多面體碳化硅顆粒、500~400μm多面體碳化硅顆粒、10~30μm球形碳化硅和90~100nm球形納米碳化硅組成;

硫酸鈣晶須,其直徑為0.5~1.5μm,長徑比為90~110;

金屬纖維,其直徑為7~10μm,長度為0.8~2.4mm;

復合粘結劑,由環氧樹脂和星型嵌段共聚物組成,環氧樹脂的質量百分含量為75~99%,星型嵌段共聚物1~25%;

按質量百分含量,碳化硅質量百分含量+硫酸鈣晶須質量百分含量+金屬纖維質量百分含量+復合粘合劑質量百分含量=100%;1~3mm多面體碳化硅顆粒:5~30%,400~500μm多面體碳化硅顆粒:5~30%,10~30μm球形碳化硅:5~20%,90~100nm球形納米碳化硅1~5%;硫酸鈣晶須:1~10%;金屬纖維:0.5~5%,復合粘結劑:15~30%;

步驟2,真空振動澆注成型:

將漿料,在真空下,振動澆注至模具中;

步驟3,固化成型:

將模具與澆注漿料,加熱至60~160℃,進行固化,固化時間為6~12h,制得彌散強化陶瓷復合材料。

8.根據權利要求7所述的彌散強化陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,所述步驟1中,金屬纖維為鈦纖維;所述星型嵌段共聚物由亞乙烯基多胺、聚合丙烯酸嵌段和聚丙烯烴嵌段制備而成;制備時,三者的質量百分含量分別為:亞乙烯基多胺為1~5%,聚合丙烯酸嵌段為20~80%,聚丙烯烴嵌段為15~79%;亞乙烯基多胺作為起始劑。

9.根據權利要求8所述的彌散強化陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,所述的亞乙烯基多胺的分子量為100~300,聚合丙烯酸嵌段的分子量為1000~5000,聚丙烯烴嵌段的分子量為1000~5000,星型嵌段共聚物的分子量為3450~3550。

10.根據權利要求7所述的彌散強化陶瓷復合材料的制備方法,其特征在于,所述步驟1中,真空度20~200Pa,采用攪拌使物料混合均勻,攪拌轉數為20~100r/min,混合時間為10~120min;所述步驟2中,真空度為60~180Pa,振動頻率為10~50Hz。

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