调控，且具有制备工艺简单的特点。
[0025]本发明提供了一种碳化硅/碳复合材料及其制备方法，所用碳源为高活性的有机碳源与无机碳源的复合碳源，在同一制备工艺条件下，通过所加碳源的比例控制材料的微观结构和性能。
[0026]所述的碳化硅-碳复合材料，原料为碳化硅、碳源、硼源。
[0027]所述的碳化娃-碳复合材料，碳添加量为粉体总量的6_20wt %。
[0028]所述的碳化硅-碳复合材料，所述碳源为有机碳源和无机碳源组成的复合碳源。
[0029]所述的碳化硅-碳复合材料，有机碳源为高活性、热固性的酚醛树脂，其添加量为碳源重量的40-85wt%。
[0030]所述的碳化硅-碳复合材料，无机碳源为炭黑或石墨。
[0031]所述的碳化硅-碳复合材料，所述硼源为硼的单质或化合物，作为烧结助剂，添加量为 0.5-1.0wt % O
[0032]所述的碳化硅-碳复合材料，碳化硅颗粒形貌可控制为具备等轴、长柱状、双峰分布结构。
[0033]本发明的特征在于所用碳源为高活性的有机碳源与无机碳源的复合碳源，所制备的复合材料具有高的烧结活性和碳颗粒的均匀分布，材料具有可控的微观结构、高致密度和优良的机械性能，可制备出碳化硅颗粒双峰分布或单峰分布的碳化硅/碳复合材料。本发明提供了一种碳化硅-碳复合材料的制备方法，包括下述步骤:
A、将所述的原料充分混合，制备出成型用混合粉体；
B、粉体成型，制备素坯；
C、素坯经过脱粘、烧成等工艺制成复合材料。
[0034]所述的一种碳化硅-碳复合材料制备方法,步骤A中，原料(碳化硅、6-2(^丨％碳和0.5-1.0wt%碳化硼等原料)粉体混合溶剂用为水或无水乙醇，经过(球磨机或砂磨机)球磨充分混合后，制备出浆料，直接烘干或喷雾造粒制备出混合粉体。
[0035]所述的一种碳化硅-碳复合材料制备方法，步骤B中，所述素坯成型方法为干压、直接等静压或直接注模。
[0036]所述的一种碳化硅-碳复合材料制备方法，步骤C中，脱粘、烧成气氛为真空或氩气，脱粘温度为600-900°C，烧成温度为2000-2200°C。
[0037]碳化硅材料烧结机理表明:添加的碳在烧结过程中起到去除碳化硅颗粒表面二氧化硅，增加反应活性，同时阻碍碳化硅颗粒长大的作用。研究表明:添加的有机碳源其裂解过程中产生的纳米碳具有高的反应活性，利于较低温度下快速去除碳化硅表面氧化硅，在材料烧结致密化方面具有明显优势；添加的无机碳源在阻碍碳化硅晶粒长大具有显著的优势。因此，在本发明新型无压烧结碳/碳化硅密封材料的研制过程中，采用添加有机碳源和无机碳源混合碳源的方式、通过控制两种碳源的比例实现材料快速致密化和微观结构的调控，可实现在同一碳添加含量、同一烧结制度下，通过两种碳源比例的调节制备出微观结构和性能不同的碳化硅/碳符合材料使其应用于不同工矿条件。
[0038]图1为本发明的一个实施方式中采用炭黑:树脂裂解碳的比为1:1制备的C/SiC材料形貌；
图2为本发明的一个实施方式中采用炭黑:树脂裂解碳的比为1:5制备的C/SiC材料形貌；
图3为本发明的一个实施方式中碳源中碳的添加量为原料混合粉体20wt% C制备的C/SiC材料形貌。
[0039]本发明的优点在于，采用真空烧结法在较低温度下制备出了金属陶瓷涂层，且涂层均匀、致密，无孔洞和裂纹等缺陷，并且可以保证在各种复杂型面上均匀成型。弥补了当前国内用真空烧结法制备金属陶瓷涂层的空白。施涂的过渡层与镍合金基体形成了冶金结合，并与金属陶瓷外层形成了扩散结合层，因此制备的涂层具有优异的抗热震性能和较高的界面结合强度。
[0040]实施例1
将碳化硅、3wt%炭黑、酚醛树脂(其裂解产生的碳含量占粉体总量的3wt%)和0.6被％碳化硼等原料在无水乙醇中通过行星球磨机充分混合均匀，制备出浆料，在烘箱中60°C干燥12h。经研磨后，过100目筛，40MPa下干压成型，后经200MPa等静压成型备出复合材料素坯。制备的复合材料素坯在真空条件下，经800 V脱粘，脱粘后的坯体在氩气条件下，经2100°C条件下烧成。制备的复合材料具有近等轴晶SiC结构，SiC晶粒尺寸约为1-5 μ m。材料的致密度达到99.6%，抗折强度高达450MPa。具体形貌见图1。
[0041]实施例2
将碳化硅、lwt%炭黑、酚醛树脂(其裂解产生的碳含量占粉体总量的5wt%)和0.5被％碳化硼等原料在无水乙醇中通过行星球磨机充分混合均匀，制备出浆料，在烘箱中60°C干燥12h。经研磨后，过100目筛，40MPa下干压成型，后经200MPa等静压成型备出复合材料素坯。制备的复合材料素坯在真空条件下，经900°C脱粘，脱粘后的坯体在氩气条件下，经2000°C条件下烧成。制备的复合材料具有双峰分布的SiC晶粒结构，碳化硅的颗粒尺寸为6-250 μ m，材料的致密度达99%以上，抗折强度高达423MPa。具体形貌见图2。
[0042]实施例3
将碳化硅、10wt%炭黑、酚醛树脂(其裂解产生的碳含量占粉体总量的10wt% )和0.5被％碳化硼等原料在无水乙醇中通过行星球磨机充分混合均匀，制备出浆料，在烘箱中60°C干燥12h。经研磨后，过100目筛，40MPa下干压成型，后经200MPa等静压成型备出复合材料素坯。制备的复合材料素坯在真空条件下，经900 V脱粘，脱粘后的坯体在氩气条件下，经2200°C条件下烧成。制备的复合材料具有SiC晶粒尺寸均匀，SiC晶粒尺寸小于3 μ m，材料的致密度达99%以上。具体形貌见图3。
【主权项】
1.一种碳化硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括: 1)采用有机碳源和无机碳源作为复合碳源，与碳化硅、硼源均匀混合得到原料混合粉体，以混合粉体的总质量为100%计，所述碳源能产生的碳的含量为6?20%，硼源的含量为0.5-1.0wt%，有机碳源产生的碳为复合碳源产生碳的重量的40-85wt% ； 2)将步骤I)所得原料混合粉体成型制得素坯； 3)将步骤2)所得素坯，经过脱粘、烧成工艺，即得所述碳化硅/碳复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，有机碳源为酚醛树脂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤I)中，无机碳源为炭黑和/或石m■?、- O4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，步骤I)中，硼源为硼单质或硼化合物，作为烧结助剂。5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，步骤I)中，采用水或无水乙醇作为混合溶剂，原料经充分混合后，烘干或喷雾造粒制备出原料混合粉体。6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述素坯成型的方法为干压、直接等静压或直接注模。7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，脱粘、烧成气氛为真空或氩气，脱粘温度为600-900°C，烧成温度为2000-220(TC。8.—种根据权利要求1-7中任一所述方法制备的碳化娃/碳复合材料,其特征在于，所述碳化硅/碳复合材料致密度大于99%，抗折强度为> 330MPa。9.根据权利要求8所述的碳化硅/碳复合材料，其特征在于，所述碳化硅晶粒形貌可控制为等轴、长柱状或双峰分布结构。
【专利摘要】本发明涉及一种碳化硅/碳复合材料及其制备方法，所述方法包括：1）采用有机碳源和无机碳源作为复合碳源，与碳化硅、硼源均匀混合得到原料混合粉体；2）将步骤1）所得原料混合粉体成型制得素坯；3）将步骤2）所得素坯，经过脱粘、烧成工艺，即得所述碳化硅/碳复合材料。
【IPC分类】C04B35/622, C04B35/565, C04B35/52
【公开号】CN105198435
【申请号】CN201410267615
【发明人】黄政仁, 姚秀敏, 刘学建, 陈忠明, 陈健, 杨晓, 张辉
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月16日