一種碳化鈦包覆碳纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明采用無壓燒結(jié)法在真空或惰性氣氛中使鈦粉在碳纖維表面發(fā)生原位反應(yīng)，在碳纖維表面生成一層或多層碳化鈦。該制備方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化鈦包覆碳纖維可用于增強(qiáng)材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增強(qiáng)熱傳導(dǎo)材料等。
【專利說明】
一種碳化鈦包覆碳纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種碳化鈦包覆碳纖維材料及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料，具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)相。但是碳纖維的抗氧化性能較差，有數(shù)據(jù)表明碳纖維在空氣中400 °C開始加速氧化，生成⑶和⑶2(K.L.Luthra，Carbon，1988，(26)217-224)。另外，碳纖維與金屬或陶瓷基體復(fù)合時(shí)，存在界面相容性差等缺點(diǎn)，易造成碳纖維與基體分離，這無疑限制了碳纖維的進(jìn)一步使用。研究表明，在碳纖維表面涂覆耐高溫涂層是切實(shí)可行的拓展碳纖維使用范圍的手段(Baklanova，N.1.，eta1.Surface&Coatings Technology，2006，201(6):2313-2319)。
[0003]碳化鈦是一種過渡金屬碳化物，具有高硬度、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，廣泛用于涂層材料、金屬陶瓷材料、硬質(zhì)合金材料等。將碳化鈦涂覆在碳纖維表面，可有效抑制碳纖維與基體材料界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)可提高碳纖維自身的高溫抗氧化性能。目前，碳化鈦涂層的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積和真空蒸鍍等方法，但是這些方法對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備要求極高，成本昂貴，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有制備方法存在的缺點(diǎn)，提出一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，該方法簡單易行，成本低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]技術(shù)方案:為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法包括以下基本步驟:
[0006]將鈦粉與碳纖維混合均勻，得到兩者的混合物在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)完畢得到目標(biāo)產(chǎn)物；
[0007]其中:
[0008]所述鈦粉與碳纖維的摩爾比例為1:1?1: 5。
[0009]鈦粉與碳纖維混合時(shí)間為5?120分鐘。
[0010]采用無壓燒結(jié)法制備碳化鈦包覆碳纖維材料。
[0011]鈦粉和碳纖維的混合物在真空或惰性氣氛中熱處理，保溫溫度為900?1500°C，保溫時(shí)間為0.3?8小時(shí)。
[0012]制備出的碳化鈦包覆碳纖維材料，碳化鈦層厚度為0.1?2微米。
[0013]有益效果:本發(fā)明的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，采用無壓燒結(jié)法在真空或惰性氣氛中使鈦粉在碳纖維表面發(fā)生原位反應(yīng)，在碳纖維表面生成一層或多層碳化鈦。該制備方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化鈦包覆碳纖維可用于增強(qiáng)材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增強(qiáng)熱傳導(dǎo)材料等。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖；
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料XRD圖；
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例三中所制備的碳化鈦包覆碳纖維材料SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 1.混料一一將鈦粉、碳纖維以一定比例(摩爾比，鈦粉:碳纖維=1:1?1:5)在混粉機(jī)中混料5?120分鐘，混粉機(jī)轉(zhuǎn)速為20?120轉(zhuǎn)/分；
[0022]2.燒結(jié)——將混好的鈦粉和碳纖維料在真空或惰性氣氛(氬氣)中熱處理，熱處理保溫溫度為900?1500°C，保溫時(shí)間為0.3?8小時(shí)；
[0023]3.成品一一燒結(jié)完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0024]實(shí)施例一
[0025]制作鈦與碳纖維摩爾比例為1:1，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時(shí)間為I小時(shí)的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0026]1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以1:1比例(摩爾比)在混粉機(jī)中混料10分鐘，混粉機(jī)轉(zhuǎn)速為75轉(zhuǎn)/分；
[0027]2.燒結(jié)一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護(hù)氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時(shí)間為I小時(shí)；
[0028]3.成品一一燒結(jié)完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0029]實(shí)施例二
[0030]制作鈦與碳纖維摩爾比例為3:5，燒結(jié)溫度為1500V，燒結(jié)時(shí)間為I小時(shí)的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0031 ] 1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以3:5比例(摩爾比)在混粉機(jī)中混料10分鐘，混粉機(jī)轉(zhuǎn)速為75轉(zhuǎn)/分；
[0032]2.燒結(jié)一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護(hù)氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1500°C，保溫時(shí)間為I小時(shí)；
[0033]3.成品一一燒結(jié)完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0034]實(shí)施例三
[0035]制作鈦與碳纖維摩爾比例為1:2，燒結(jié)溫度為1400 V，燒結(jié)時(shí)間為I小時(shí)的碳化鈦包覆碳纖維材料:
[0036]1.混料一一將鈦粉(300目)、碳纖維(I?3毫米)以1:2比例(摩爾比)在混粉機(jī)中混料10分鐘；
[0037]2.燒結(jié)一一將混好的鈦粉和碳纖維料在氬氣保護(hù)氣氛中熱處理，熱處理保溫溫度為1400°C，保溫時(shí)間為I小時(shí)；
[0038]3.成品一一燒結(jié)完畢，取樣，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0039]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均屬于本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟:將鈦粉與碳纖維混合均勻，得到兩者的混合物在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)完畢得到目標(biāo)產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:所述鈦粉與碳纖維的摩爾比例為1:1?1:5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:鈦粉與碳纖維混合時(shí)間為5?120分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:采用無壓燒結(jié)法制備碳化鈦包覆碳纖維材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:鈦粉和碳纖維的混合物在真空或惰性氣氛中熱處理，保溫溫度為900?1500°C，保溫時(shí)間為0.3?8小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鈦包覆碳纖維材料的制備方法，其特征在于:制備出的碳化鈦包覆碳纖維材料，碳化鈦層厚度為0.1?2微米。
【文檔編號(hào)】B22F3/10GK105903959SQ201610412254
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】孫正明, 鄭偉, 張培根, 張亞梅, 秦霞, 丁健翔
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)