一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅
阅读说明：本技术 一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅 (Carbon fiber reinforced normal-pressure sintered silicon carbide ) 是由 郑恩阳 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅,包括以下重量份的原料制作而成：SIC粉末300份、油酸1-4份、B<Sub>4</Sub>C粉末4-8份、酚醛树脂20-25份、乙醇35-45份、碳纤维2-20份、致孔剂5-20份和烧结助剂10-20份,本发明一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅,通过将烧结助剂配比AL<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>∶Y<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>为3∶2投入常压烧结煅烧中,通过增加AL<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>+Y<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>的比重,可以使得烧结体断裂韧性增加,有较强的裂纹强度敏感性,因此使得碳化硅颗粒较为细致,表面均匀性增加,抗弯曲强度增加,而且增加了SIC的相对密度和体积收缩率。(The invention discloses carbon fiber reinforced normal-pressure sintered silicon carbide which is prepared from the following raw materials in parts by weight: 300 parts of SIC powder, 1-4 parts of oleic acid and B 4 4-8 parts of C powder, 20-25 parts of phenolic resin, 35-45 parts of ethanol, 2-20 parts of carbon fiber, 5-20 parts of pore-forming agent and 10-20 parts of sintering aid 2 O 3 ∶Y 2 O 3 Is added into normal pressure sintering and calcining at the ratio of 3: 2, and Al is added 2 O 3 +Y 2 O 3 The specific gravity of (A) can increase the fracture toughness of the sintered body and has stronger crack strength sensitivity, thereby leading the silicon carbide particles to be finerAs a result, surface uniformity is increased, flexural strength is increased, and the relative density and volume shrinkage of the SIC are increased.)
技术领域
本发明涉及一种碳化硅，特别涉及一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，属于碳化硅技术领域。
背景技术
由于常压烧结碳化硅材料具有高强、高硬、耐高温以及几乎耐所有化学介质的突出性能，因此，已广泛应用于航空航天、核电、石油化工、汽车、船舶、冶金等领域。为了进一步扩大其在高参数、重负荷工况及各种尖端技术领域的应用范围，各种个性化、功能型常压烧结碳化硅新型改性材料及复合材料又成为世界各国特别是欧美发达国家业内专家的关注焦点和研发重点。
现有技术中，常规的常压烧结碳化硅材料在制备的过程中需要高温进行煅烧，碳化硅需要较高纯度的原料，并且烧结体断裂韧性较低，有较强的裂纹强度敏感性，因此使得碳化硅颗粒较为粗大，表面均匀性较差，抗弯曲强度较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，以解决上述背景技术中提出的烧结断裂韧性较低导致表面均匀性较差以及抗弯曲度较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，包括以下重量份的原料制作而成：SIC粉末100-300份、油酸1-4份、B4C粉末4-8份、酚醛树脂20-25份、乙醇35-45份、碳纤维2-20份，在烧结时投入10-20份烧结助剂和5-20份致孔剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述SIC粉末100份、油酸1份、B4C粉末4份、酚醛树脂20份、乙醇35份、碳纤维2份，在烧结时投入10份烧结助剂和5份致孔剂。
作为本发明的一种优选技术方案，其特征在于：所述SIC粉末200份、油酸3份、B4C粉末6份、酚醛树脂22份、乙醇40份、碳纤维10份，在烧结时投入15份烧结助剂和10份致孔剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述SIC粉末300份、油酸4份、B4C粉末8份、酚醛树脂25份、乙醇45份、碳纤维20份，在烧结时投入20份烧结助剂和20份致孔剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述致孔剂由聚乙烯吡络烷酮制成，其致孔孔径为6-13μm，SIC的气孔率测定计算公式如下：
式中：ρt—SIC的体积密度；
ε开-开口气孔率；
m1-成品试样的干重；
m2-将成品试样抽真空后在水中所测的质量；
m3-将成品试样表面用滤纸擦干后所测的质量。
作为本发明的一种优选技术方案，所述烧结助剂配比AL2O3∶Y2O3为3∶2，AL2O3+Y2O3的比重增加，同时会增加SIC的相对密度、体积收缩率和抗弯曲强度，通过三点抗弯来进行强度的测定，计算公式为：
式中：P成品试样断裂时的负荷值；
L-支架两支点之间的跨距；
m1-成品试样的干重；
b-成品试样的高度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述碳纤维由聚丙烯腈纤维碳化所制成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述油酸易溶于乙醇等有机溶剂中，在高热下极易氧化或者聚合，且无毒。
作为本发明的一种优选技术方案，所述B4C粉末颗粒直径为28μm-45μm，可以增加碳化硅常压烧结的效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述SIC粉末颗粒直径为40μm-50μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，通过将烧结助剂配比AL2O3∶Y2O3为3∶2投入常压烧结煅烧中，通过增加AL2O3+Y2O3的比重，可以使得烧结体断裂韧性增加，有较强的裂纹强度敏感性，因此使得碳化硅颗粒较为细致，表面均匀性增加，抗弯曲强度增加，而且增加了SIC的相对密度和体积收缩率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明提供了一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，包括以下重量份的原料制作而成：SIC粉末100份、油酸1份、B4C粉末4份、酚醛树脂20份、乙醇35份、碳纤维2份，在烧结时投入10份烧结助剂和5份致孔剂。
优选的，致孔剂由聚乙烯吡络烷酮制成，其致孔孔径为6-13μm，SIC的气孔率测定计算公式如下：
式中：ρt—SIC的体积密度；
ε开-开口气孔率；
m1-成品试样的干重；
m2-将成品试样抽真空后在水中所测的质量；
m3-将成品试样表面用滤纸擦干后所测的质量。
优选的，烧结助剂配比AL2O3∶Y2O3为3∶2，AL2O3+Y2O3的比重增加，同时会增加SIC的相对密度、体积收缩率和抗弯曲强度，通过三点抗弯来进行强度的测定，计算公式为：
式中：P成品试样断裂时的负荷值；
L-支架两支点之间的跨距；
m1-成品试样的干重；
b-成品试样的高度。
优选的，碳纤维由聚丙烯腈纤维碳化所制成。
优选的，所述油酸易溶于乙醇等有机溶剂中，在高热下极易氧化或者聚合，且无毒。
优选的，所述B4C粉末颗粒直径为28μm-45μm，可以增加碳化硅常压烧结的效率。
优选的，所述SIC粉末颗粒直径为40μm-50μm。
实施例二：本发明提供了一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，包括以下重量份的原料制作而成：SIC粉末200份、油酸3份、B4C粉末6份、酚醛树脂22份、乙醇40份、碳纤维10份，在烧结时投入15份烧结助剂和10份致孔剂。
优选的，致孔剂由聚乙烯吡络烷酮制成，其致孔孔径为6-13μm，SIC的气孔率测定计算公式如下：
式中：ρt—SIC的体积密度；
ε开-开口气孔率；
m1-成品试样的干重；
m2-将成品试样抽真空后在水中所测的质量；
m3-将成品试样表面用滤纸擦干后所测的质量。
优选的，烧结助剂配比AL2O3∶Y2O3为3∶2，AL2O3+Y2O3的比重增加，同时会增加SIC的相对密度、体积收缩率和抗弯曲强度，通过三点抗弯来进行强度的测定，计算公式为：
式中：P成品试样断裂时的负荷值；
L-支架两支点之间的跨距；
m1-成品试样的干重；
b-成品试样的高度。
优选的，碳纤维由聚丙烯腈纤维碳化所制成。
优选的，所述油酸易溶于乙醇等有机溶剂中，在高热下极易氧化或者聚合，且无毒。
优选的，所述B4C粉末颗粒直径为28μm-45μm，可以增加碳化硅常压烧结的效率。
优选的，所述SIC粉末颗粒直径为40μm-50μm。
实施例三：本发明提供了一种碳纤维增强型常压烧结碳化硅，包括以下重量份的原料制作而成：SIC粉末300份、油酸4份、B4C粉末8份、酚醛树脂25份、乙醇45份、碳纤维20份，在烧结时投入20份烧结助剂和20份致孔剂。
优选的，致孔剂由聚乙烯吡络烷酮制成，其致孔孔径为6-13μm，SIC的气孔率测定计算公式如下：
式中：ρt—SIC的体积密度；
ε开-开口气孔率；
m1-成品试样的干重；
m2-将成品试样抽真空后在水中所测的质量；
m3-将成品试样表面用滤纸擦干后所测的质量。
优选的，烧结助剂配比AL2O3∶Y2O3为3∶2，AL2O3+Y2O3的比重增加，同时会增加SIC的相对密度、体积收缩率和抗弯曲强度，通过三点抗弯来进行强度的测定，计算公式为：
式中：P成品试样断裂时的负荷值；
L-支架两支点之间的跨距；
m1-成品试样的干重；
b-成品试样的高度。
优选的，碳纤维由聚丙烯腈纤维碳化所制成。
优选的，所述油酸易溶于乙醇等有机溶剂中，在高热下极易氧化或者聚合，且无毒。
优选的，所述B4C粉末颗粒直径为28μm-45μm，可以增加碳化硅常压烧结的效率。
优选的，所述SIC粉末颗粒直径为40μm-50μm。
经过实验可得，当配比为SIC粉末300份、油酸4份、B4C粉末8份、酚醛树脂25份、乙醇45份、碳纤维20份，在烧结时投入20份烧结助剂和20份致孔剂，SIC粉末300份和B4C粉末8份作为主要的原料，油酸作为浮选剂对无定形碳进行浮选，当在4份油酸浮选效果最好并且浆料的分散性越好，酚醛树脂裂解碳对C/SIC的组成和力学性能具有较大的影响，当酚醛树脂的含量为25份的时候SIC的强度和模量随裂解碳含量增加而提高，当乙醇为45份的时候，SIC的粘度最高，碳纤维烧结体断裂韧性增加，有较强的裂纹强度敏感性，因此使得碳化硅颗粒较为细致，表面均匀性增加，抗弯曲强度增加，而且增加了SIC的相对密度和体积收缩率。
以上实施例是经过多次调整原料和配比最终取得本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
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