一种铪铝碳-石墨复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102718486A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102718486A(43)申请公布日2012.10.10(21)申请号201110139956.6(22)申请日2011.05.27(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人周延春粘洪强包亦望王京阳(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C04B35/52(2006.01)C04B35/56(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种铪铝碳-石墨复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及耐高温陶瓷及其制备技术，提供了一种铪铝碳-石墨复合材料以及原位反应热压制备铪铝碳-石墨复合材料的方法，可以解决铪铝碳陶瓷韧性偏低，可加工性差的问题。具体的工艺流程为：采用一定化学计量比的Hf粉、Al粉和C粉为原料，原料经过物理机械方法混合5～50小时，以5～20MPa的压力冷压成饼状，装入石墨模具中，在通有惰性气体作为保护气(或真空下)的热压炉中加热至1600℃～2400℃原位热压反应0.1～4小时，热压压力为20～40MPa。本发明可以在较低温度下、短时间内合成高强度、高韧性、高损伤容限、良好可加工性等性能的铪铝碳-石墨复合材料，采用本发明方法获得的材料可以在大于1600℃的高温下使用。CN1027846ACN102718486A权利要求书1/1页1.一种铪铝碳-石墨复合材料，其特征在于：由石墨颗粒第二相和铪铝碳基体组成，石墨颗粒均匀地弥散分布在铪铝碳基体中。其中石墨颗粒弥散相的体积百分数为5～30％，石墨颗粒的粒度为：11～32μm。2.按照权利要求1所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：以单质Hf粉、Al粉和C粉作为原料，其中Hf∶Al∶C的摩尔比为2∶(3～5)∶(4～9)，原料粉经过物理机械方法混合5～50小时，装入石墨模具中冷压成型，施加的压强为5～20MPa，冷压时间1～30分钟；在通有惰性气体保护气氛或真空的热压炉内烧结，升温速率为2～50℃/分钟，烧结温度为1600～2400℃、烧结时间为0.1～4小时、烧结压强为20～40MPa。3.按照权利要求2所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨颗粒弥散相的体积百分比为5～30％。4.按照权利要求2所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：所述加入的Hf粉、Al粉和C粉粒度范围为200～400目。5.按照权利要求2所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：所述烧结的方式为热压烧结或热等静压烧结。6.按照权利要求2所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气、氦气或氖气。7.按照权利要求2所述的铪铝碳-石墨复合材料的制备方法，其特征在于：所述物理机械方法采用在酒精介质中球磨。2CN102718486A说明书1/3页一种铪铝碳-石墨复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及耐高温陶瓷及其制备技术，特别提供了一种铪铝碳-石墨(Hf2Al4C5-graphite)复合材料以及原位反应热压制备铪铝碳-石墨复合材料的方法。背景技术[0002]铪铝碳(Hf3Al3C5、Hf3Al4C6、Hf2Al4C5及多相复合)陶瓷材料是新型的耐超高温、抗氧化的三元材料。它们综合了高模量、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、高电导率、热导率、较强的破坏容忍性等优点。在航空、航天、核工业、超高温结构件等高新技术领域都有广泛的应用前景。尽管铪铝碳(Hf3Al3C5、Hf3Al4C6、Hf2Al4C5及多相复合)陶瓷材料具有如此优异的性能，可加工性方面的困难限制了对其性能的研究与它的应用。引入较弱的第二相颗粒是提高陶瓷韧性及可加工性的有效方法之一，例如，Gao等人向基体Si3N4中引入较弱的BN第二相生成的复合材料显著的提高了氮化硅陶瓷的强度、韧性和可加工性(Mater.Sci.Eng.A.(材料科学与工程杂志A)415(2006)145)。Hf2[Al(Si)]4C5陶瓷是典型的三元Hf-Al-C结构材料(ScriptaMater.，(材料快报)62(2010)427)，同样具有上述的优缺点。但是，目前还没有改善Hf2[Al(Si)]4C5可加工性和韧性等方面的报道。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种铪铝碳-石墨(Hf2Al4C5-graphite)复合材料及其制备方法，可以解决铪铝碳陶瓷韧性偏低，可加工性差的问题。[0004]本发明的技术方案如下：[0005]一种铪铝碳-石墨复合材料，由第二相石墨颗粒和铪铝碳基体组成，石墨