一种弥散强化陶瓷复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12395250阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的复合材料由碳化硅、硫酸钙晶须、金属纤维和复合粘合剂复合而成,所述的陶瓷复合材料中,不同形态的碳化硅颗粒、硫酸钙晶须和金属纤维和复合粘合剂相互交织分布;其中:

碳化硅由1~3mm多面体碳化硅颗粒、500~400μm多面体碳化硅颗粒、10~30μm球形碳化硅和90~100nm球形纳米碳化硅组成;硫酸钙晶须,其直径为0.5~1.5μm,长径比为90~110;金属纤维,其直径为7~10μm,长度为0.8~2.4mm;复合粘结剂,由环氧树脂和星型嵌段共聚物组成,环氧树脂的质量百分含量为75~99%,星型嵌段共聚物1~25%;

按质量比,1~3mm多面体碳化硅颗粒:400~500μm多面体碳化硅颗粒:10~30μm球形碳化硅:90~100nm球形纳米碳化硅∶硫酸钙晶须∶金属纤维∶复合粘结剂=(5~30)∶(5~30)∶(5~20)∶(1~5)∶(1~10)∶(0.5~5)∶(15~30)。

2.根据权利要求1所述的弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的星型嵌段共聚物由亚乙烯基多胺、聚合丙烯酸嵌段和聚丙烯烃嵌段制备而成;制备时,三者的质量百分含量分别为:亚乙烯基多胺为1~5%,聚合丙烯酸嵌段为20~80%,聚丙烯烃嵌段为15~79%;亚乙烯基多胺作为起始剂。

3.根据权利要求2所述的弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的亚乙烯基多胺的分子量为100~300,聚合丙烯酸嵌段的分子量为1000~5000,聚丙烯烃嵌段的分子量为1000~5000,星型嵌段共聚物的分子量为3450~3550。

4.根据权利要求1所述的弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的金属纤维为钛纤维。

5.根据权利要求1所述的弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的陶瓷复合材料,其气孔体积百分比≤0.01%;其热膨胀系数为13.0×10-6~14.0×10-6/k-1、抗折强度可以达到92~100MPa、抗压强度176~188MPa,断裂延伸率为0.1~0.2%;其比重≤2.6;与金属基体结合后的使用温度≤260℃。

6.根据权利要求1所述的弥散强化陶瓷复合材料,其特征在于,所述的陶瓷复合材料,与其结合的金属材料为不锈钢、铸钢或球墨铸铁;结合后以金属为基体的连续相,不同形态的碳化硅颗粒、硫酸钙晶须和金属纤维为第二相组成的复合材料,碳化硅颗粒、硫酸钙晶须和金属纤维相互交织弥散在金属表面。

7.权利要求1所述的弥散强化陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,真空混合:

将碳化硅、硫酸钙晶须、金属纤维和复合粘合剂,在真空条件下,混合均匀,制得浆料;其中:

碳化硅由1~3mm多面体碳化硅颗粒、500~400μm多面体碳化硅颗粒、10~30μm球形碳化硅和90~100nm球形纳米碳化硅组成;

硫酸钙晶须,其直径为0.5~1.5μm,长径比为90~110;

金属纤维,其直径为7~10μm,长度为0.8~2.4mm;

复合粘结剂,由环氧树脂和星型嵌段共聚物组成,环氧树脂的质量百分含量为75~99%,星型嵌段共聚物1~25%;

按质量百分含量,碳化硅质量百分含量+硫酸钙晶须质量百分含量+金属纤维质量百分含量+复合粘合剂质量百分含量=100%;1~3mm多面体碳化硅颗粒:5~30%,400~500μm多面体碳化硅颗粒:5~30%,10~30μm球形碳化硅:5~20%,90~100nm球形纳米碳化硅1~5%;硫酸钙晶须:1~10%;金属纤维:0.5~5%,复合粘结剂:15~30%;

步骤2,真空振动浇注成型:

将浆料,在真空下,振动浇注至模具中;

步骤3,固化成型:

将模具与浇注浆料,加热至60~160℃,进行固化,固化时间为6~12h,制得弥散强化陶瓷复合材料。

8.根据权利要求7所述的弥散强化陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,金属纤维为钛纤维;所述星型嵌段共聚物由亚乙烯基多胺、聚合丙烯酸嵌段和聚丙烯烃嵌段制备而成;制备时,三者的质量百分含量分别为:亚乙烯基多胺为1~5%,聚合丙烯酸嵌段为20~80%,聚丙烯烃嵌段为15~79%;亚乙烯基多胺作为起始剂。

9.根据权利要求8所述的弥散强化陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述的亚乙烯基多胺的分子量为100~300,聚合丙烯酸嵌段的分子量为1000~5000,聚丙烯烃嵌段的分子量为1000~5000,星型嵌段共聚物的分子量为3450~3550。

10.根据权利要求7所述的弥散强化陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,真空度20~200Pa,采用搅拌使物料混合均匀,搅拌转数为20~100r/min,混合时间为10~120min;所述步骤2中,真空度为60~180Pa,振动频率为10~50Hz。

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