CN113735588B - 一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，通过将碳粉、多孔碳、氮化硼等材料混合、模压后烧结成型、后续加工制得成品，解决了现有技术中碳化硅韧性差、易脆断的缺陷。

Description

一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法
技术领域
本发明涉及机械密封件技术领域，具体为机械密封件中的耐摩擦材料领 域。
背景技术
机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵 类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。机械密封设计 选型是否合理，很大程度上取决于摩擦副材料的选配，由于摩擦副材料选配 不当而造成密封失效的事故也是屡见不鲜，而摩擦副材料的耐磨性能和使用 寿命取决于密封介质的特性、使用时的温度、压力和密封端面线速度等因 素。对于摩擦副材料来说，总体要求是耐磨、耐热、耐腐蚀、抗冲击和抗热 裂等。
碳化硅作为一种新型硬质摩擦副材料，是典型的共价键化合物。然而， 强共价键也使得碳化硅陶瓷表现出显著的脆性，其断裂韧性很低，对缺陷和 裂纹非常敏感，并且尽管碳化硅陶瓷可以承受单次很大的冲击力，但受冲击 即碎，二次抗冲击性能很差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械密封件的摩擦副材料的制备方法，解决 了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗脆裂的碳化硅材料 的制备方法，包括以下步骤
(1)按质量比，配取100份的纳米碳粉，15份-30份多孔碳材料，15 份-25份的氮化硼，40份-60份的胶粘剂；上述材料混合均匀后备用。
(2)在模具中，按照上述纳米碳粉用量的1.8-2.3倍称取硅颗粒，按照 一层硅颗粒、一层混合材料的方式平铺若干层，压制得坯体；在坯体最上方 再铺一层硅颗粒。
(3)将上述坯体置于高温真空炉中加热至1400℃后，按15℃/min的升 温速率升温至1700℃至1800℃并保温3h，制得半成品。
(4)半成品经加工打磨制得成品。
进一步地，所述多孔碳材料的制备方法如下：
按体积比，将30份聚丙烯腈分散于100份的DMF溶液中，加热至 60℃搅拌3小时后，加入60℃的硼酸20份，继续搅拌1.5小时；随后在纺 丝电压18kV、纺丝液流速1.0mL/h、温度40℃、接收距离20cm的条件下将 其静电纺丝制得聚丙烯腈纤维，在100℃的温度下干燥1h，随后在保护气体 氛围下，加热至450℃保温2小时，继续加热至600℃保温1小时后，用稀 盐酸冲洗制得多孔碳材料。
进一步地，所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温 环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的饱和氨水，将上述硫 酸插层氮化硼置于其中，室温下搅拌3小时后，制得单层带硫酸铵晶体的氮 化硼材料。
进一步地，所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温 环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的无水乙醇，将上述硫 酸插层氮化硼置于其中，加热至100-120℃反应3-4小时，制得扩大层间距 的氮化硼材料。
进一步地，所述的扩大层间距的氮化硼材料与石墨烯共混后，在保护气 体氛围下800-1100℃下共同烧结，制得石墨烯插层氮化硼材料。
进一步地，所述单层带硫酸铵晶体的氮化硼材料和扩大层间距的氮化硼 材料，以DMF为溶剂，同异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)共混制得IPDI接枝 氮化硼；四氧化三铁(Fe3O4)经硅烷偶联剂包覆后，同前述IPDI接枝氮化 硼共混制得BN@Fe3O4。
进一步地，所述四氧化三铁为空心的四氧化三铁微球。
进一步地，所述的空心的四氧化三铁微球同硼酸共混后，加热至450℃ 制得表面蚀刻多孔四氧化三铁，随后用稀盐酸冲洗、烘干后制得多孔中空四 氧化三铁材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、采用含硼的偶联剂，促进了硅颗粒或碳化硅颗粒的分散，同时引入 硼原子提升了产品的韧性；
2、制备了多孔碳材料，使得硅原子或硼原子可以进入多孔碳材料的孔 内，一方面促进了硼原子在产品内的分散，从而提升产品的力学性能。另一 方面克服了传统烧结碳化硅陶瓷时，会有一层非常薄的SiO2氧化层覆盖于碳 化硅晶粒/晶须表面，阻碍烧结的缺陷，从而制得高质量的致密的碳化硅材 料；
3、制备了单层的氮化硼，提升了氮化硼掺入对碳化硅材料的力学性能 提升效果，克服了传统六方氮化硼提升效果有限的缺陷；此外，提高了 Fe3O4在氮化硼上的负载率，提升了摩擦副的磁性；
4、制备了石墨烯插层氮化硼，形成了贝壳层状材料，提升了碳化硅的 抗冲/抗裂性能；
5、制备了多孔中空Fe3O4材料，提高了Fe3O4在BN上的负载率。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，包括以下步骤
(1)按质量比，配取100份的纳米碳粉，15份-30份多孔碳材料，15 份-25份的氮化硼，40份-60份的胶粘剂；上述材料混合均匀后备用。
本发明的胶粘剂主要是热固型酚醛树脂，具体的，是残炭率为54-56％ 的热固型酚醛树脂。
(2)在模具中，按照上述纳米碳粉用量的1.8-2.3倍称取硅颗粒，按照 一层硅颗粒、一层混合材料的方式平铺若干层，压制得坯体；在坯体最上方 再铺一层硅颗粒。
硅颗粒指的是颗粒状的硅单质。
上述压制包括冷压和热压两个步骤，具体说明如下：
冷压：将固态混合料均匀填充至150mm×200mm模具中，在液压机上 冷压成型，压制压力为5MPa。
热压：提升压力至25MPa，在压力为25MPa的状态下升温至150℃使得 B阶酚醛树脂在一定压力下充分的软化而不发生显著的交联固化，保温一段 时间后再进行一次热压，使树脂粘性流动，浸润纤维，孔隙减少，保压状态 下升温至180℃，树脂受热发生部分交联固化，保温30min后二次热压到预 定厚度，使得固化过程产生的气泡排出，孔隙愈合，充分致密化。
压制结束后在坯体的最上方再覆盖一层硅颗粒。
(3)将上述坯体置于高温真空炉中加热至1400℃后，按15℃/min的升 温速率升温至1700℃至1800℃并保温3h，随后关闭真空泵，充氩气至常 压，样品随炉冷却。在1680℃到1800℃温度段完成反应熔渗过程，因为在 1650℃左右，BN和硅液发生非润湿-润湿转变(θ＝90°)。接触角为90± 5°，在1650℃以上渗硅可提高坯体对硅液的润湿性，改善渗硅效果。由预 期密度和渗硅前多孔坯体密度之差可计算出熔融渗硅过程中需生成的SiC含 量，进而计算出Si与C反应中的理论用硅量。制得半成品。
(4)半成品经加工打磨制得成品。
进一步地，所述多孔碳材料的制备方法如下：
按体积比，将30份聚丙烯腈分散于100份的DMF溶液中，加热至 60℃搅拌3小时后，加入60℃的硼酸20份，继续搅拌1.5小时；随后在纺 丝电压18kV、纺丝液流速1.0mL/h、温度40℃、接收距离20cm的条件下将 其静电纺丝制得聚丙烯腈纤维，在100℃的温度下干燥1h，随后在保护气体 氛围下，加热至450℃保温2小时，继续加热至600℃保温1小时后，用稀 盐酸冲洗制得多孔碳材料。采用SEM、TEM技术，确认形成多孔形的碳纤 维材料。
此处的多孔碳材料主要是碳纤维，经过处理后，在碳纤维的壁上及两端 会有若干孔洞。
以下按照不同的材料配比做了试验，试验方法参考前述说明书：
Figure BDA0003150099710000051
可以从上表中看出，多孔碳纤维相比于市售的普通碳纤维，对产品的各 项参数都具有较好的正面效果，氮化硼的加入也提升了各项参数的性能。我 们猜测，这是因为硅颗粒在熔融时，可以进入碳纤维表面或两端的凹口处， 进而不会在碳纤维或其他碳粉表面形成一层氧化硅层，阻止了烧结的进一步 进行。
进一步地，所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温 环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的饱和氨水，将上述硫 酸插层氮化硼置于其中，室温下搅拌3小时后，制得单层带硫酸铵晶体的氮 化硼材料(以下简称单层氮化硼)。
进一步地，所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温 环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的无水乙醇，将上述硫 酸插层氮化硼置于其中，加热至100-120℃反应3-4小时，制得扩大层间距 的氮化硼材料(以下简称大层间距氮化硼)。
进一步地，所述的扩大层间距的氮化硼材料与石墨烯共混后，在保护气 体氛围下800-1100℃下共同烧结，制得石墨烯插层氮化硼材料。此处的共混 主要是机械方式的共混。
以下按照不同的材料配比做了试验，试验方法参考前述说明书：
Figure BDA0003150099710000061
从此表中可以看出，单层氮化硼和大层间距氮化硼对碳化硅产品各项参 数指标都有较好的提升作用，相比之下，单层氮化硼的提升较后者幅度更 大。石墨烯插层氮化硼的性能也更为优异，我们猜测，这是因为石墨烯插层 后，硼与碳之间的结合更为紧密，增韧效果更好。
项目 实施例7 实施例8 对比例6 对比例7
纳米碳粉 100 100 100 100
多孔碳材料 30 30 0 0
市售碳纤维 0 0 30 30
硅颗粒 200 200 200 200
氮化硼 0 0 0 0
单层氮化硼 0 0 0 0
大层间距氮化硼 0 0 0 0
石墨烯插层氮化硼 15 0 15 0
石墨烯 0 15 0 15
酚醛树脂 60 60 60 60
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.27 3.24 2.70 2.58
孔隙率(％) 2.81 2.97 4.84 4.85
硬度(HRA) 97 96 96 94
抗弯强度(MPa) 533 495 314 297
导热系数(W/m·K) 127 125 103 100
断裂韧性(MPaM<sup>1/2</sup>) 4.18 3.89 3.85 3.59
我们以石墨烯为改性剂另外做了一组试验，通过试验的数据可以看出， 其在体积密度等参数方面同单层氮化硼的改性效果相近，但在抗弯强度、断 裂韧性等方面同单层氮化硼存在一定的差距，总体性能不如石墨烯插层氮化 硼的效果优异，我们猜测，石墨烯插层氮化硼形成了类似于贝壳状的层层结 构，对于碳化硅的裂纹有较好的阻断作用。
石墨烯虽然和单层氮化硼结构上可能相似，但硼和氮原子不一样，所以 在单层氮化硼中的六方晶格本征存在不对称排列，与石墨烯中的碳六边形不 同。简单来说，在石墨烯中，裂纹倾向于从上到下直线穿过对称的六边形结 构，像拉链一样打开粘合。由于硼和氮之间的应力对比，单层氮化硼的六边 形结构略有不对称，这种晶格的固有不对称性会导致裂纹分叉，形成分支。 而如果裂纹是分叉的，那就意味着它正在转动。这种转向裂纹的存在需要花 费额外的能量来进一步推动裂纹的扩展，从而导致裂纹更难以传播，有效地 增强了材料的韧性。我们猜测，这就是单层氮化硼表现出超越石墨烯的弹性 的原因。
进一步地，所述单层带硫酸铵晶体的氮化硼材料和扩大层间距的氮化硼 材料，以DMF为溶剂，同异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)共混制得IPDI接枝 氮化硼；四氧化三铁(Fe3O4)经硅烷偶联剂包覆后，同前述IPDI接枝氮化 硼共混制得BN@Fe3O4。根据XPS选定区域的元素分布图可以看出B、N、 Fe和O元素均匀分布在BN@Fe3O4片层表面。
项目 实施例5 实施例6 实施例7 实施例9 实施例10 实施例11
纳米碳粉 100 100 100 100 100 100
多孔碳材料 30 30 30 30 30 30
市售碳纤维 0 0 0 0 0 0
硅颗粒 200 200 200 200 200 200
氮化硼 0 0 0 0 0 0
单层氮化硼 15 0 0 0 0 0
单层氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 0 15 0 0
大层间距氮化硼 0 15 0 0 0 0
大层间距氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 0 0 15 0
石墨烯插层氮化硼 0 0 15 0 0 0
石墨烯插层氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 0 0 0 15
酚醛树脂 60 60 60 60 60 60
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.24 3.18 3.27 3.22 3.15 3.25
孔隙率(％) 2.96 3.14 2.81 2.97 3.15 2.80
硬度(HRA) 97 96 97 97 96 97
抗弯强度(MPa) 512 509 533 518 510 532
导热系数(W/m·K) 127 122 127 126 123 127
断裂韧性(MPaM<sup>1/2</sup>) 4.04 4.01 4.18 4.02 4.00 4.19
饱和磁化强度(emu/g) 0 0 0 60.2 56.0 68.4
从上述测试数据中可以得出，Fe3O4的引入对本发明产品的性能影响可 以近似忽略不计，还使得本发明产品获得了磁性能。引入磁性能，一方面， 机械密封件在抱轴运动时可以更加紧贴主动轴，减少油液的渗出，防止密封 失效。另一方面，因为碳化硅在与金属材料对偶时，对金属件的损伤较大， 这些限制了SiC摩擦材料在更广泛的领域里工程应用。本发明产品引入有磁 性的四氧化三铁粒子，在SiC磨损金属件后，可以将磨损下来的金属屑吸附 于机械密封件表面，这样工人在定期保养时方便清理泵内的金属碎屑，减少 了金属碎屑对设备、特别是精密设备的损害。
所述偶联剂可以是常用的硅烷偶联剂，例如KH550、KH580，也可以是 (4-(三乙氧基硅基)苯基)硼酸(以下简称偶联剂1#)或(4-(5,5-二甲 基-1,3,2-二氧代苯酐-2-基)苯基)三乙氧基硅烷(以下简称偶联剂2#)。
偶联剂(4-(三乙氧基硅基)苯基)硼酸的制备方法如下：
以氧化硼与异丙醇为原料，在100-120℃条件下加热4h，制得硼酸三异 丙酯。随后同四氯硅烷、对二溴苯在惰性气体氛围下，-78℃低温环境下反应 20min制得(4-(三氯硅基)苯基)硼酸。
在三颈烧瓶中以石油醚为溶剂，加入1mol的(4-(三氯硅基)苯基)硼 酸，搅拌至溶解，通入氮气做保护气体。另取烧杯，加入2.1mol的乙醇和 0.6mol的乙醇钠加热至40℃，随后缓慢加入至三颈烧瓶中，对反应产物进行 收集，得到(4-(三乙氧基硅基)苯基)硼酸，产率约为96％，纯度约 97％。经核磁与红外光谱表征，可以确定上述产品的结构。
(4-(5,5-二甲基-1,3,2-二氧代苯酐-2-基)苯基)三乙氧基硅烷的制备方 法如下：以二氯甲烷为溶剂，常温下溶解新戊二醇同上述的(4-(三氯硅 基)苯基)硼酸，并搅拌12h反应制得。产率约为93％，纯度约96％。经核 磁与红外光谱表征，可以确定上述产品的结构。
项目 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16
纳米碳粉 100 100 100 100 100 100
多孔碳材料 30 30 30 30 30 30
市售碳纤维 0 0 0 0 0 0
硅颗粒 200 200 200 200 200 200
氮化硼 0 0 0 0 0 0
单层氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 0 0 0 5
大层间距氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 0 0 0 5
石墨烯插层氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 15 15 15 15 15 5
酚醛树脂 60 60 60 60 60 60
KH550 0 15 0 0 5 5
偶联剂1# 0 0 15 0 5 5
偶联剂2# 0 0 0 15 5 5
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.25 3.25 3.26 3.26 3.24 3.18
孔隙率(％) 2.80 2.81 2.77 2.75 2.82 2.82
硬度(HRA) 97 97 97 97 97 97
抗弯强度(MPa) 532 534 552 548 530 530
导热系数(W/m·K) 127 127 125 123 126 126
断裂韧性(MPaM<sup>1/2</sup>) 4.19 4.19 4.32 4.30 4.17 4.18
饱和磁化强度(emu/g) 68.4 70.4 72.3 72.2 67.9 68.0
从上表中可以看出，偶联剂的加入对本发明产品饱和磁化强度略有提 升，我们猜测，这是因为偶联剂的加入使得四氧化三铁团聚更少，分散更均 匀且负载的更多，同时多孔碳纤维也获得了更好的分散，因为团聚的微粒因 为尺寸和重量的关系，是很难负载在BN的表面的。另外，偶联剂1#和偶联 剂2#的加入，因为其中含有一定的硼元素，在提升四氧化三铁的分散性能的 同时，一定程度上促进了产品力学性能、特别是抗弯性能的提升。
进一步地，所述四氧化三铁为空心的四氧化三铁微球，其制备方法如 下：
将FeCl3·6H2O和有机醇混合，然后加入醋酸钠和醋酸铵得到乳浊液， 所述FeCl3·6H2O为6.75g，醋酸铵为15.5g，醋酸钠为2.5g，所述 FeCl3·6H2O与所述有机醇的质量体积比为6.75g：300ml；所述有机醇包括 二甘醇和乙二醇，所述二甘醇和所述乙二醇的体积比为2:1；
将所述乳浊液于200℃下反应12小时得到反应液；
获取所述反应液中的磁性颗粒即得所述四氧化三铁空心磁性纳米颗粒；
获取所述反应液中的磁性颗粒的具体步骤包括：将所述反应液用磁铁吸 引至上清液为无色，弃去上清液即得所述磁性颗粒；
获取所述反应液中的磁性颗粒后还包括以下步骤：将所述磁性颗粒用水 和乙醇的混合液清洗一次或多次；
在所述清洗步骤之后还包括以下步骤：将所述磁性颗粒于65℃～75℃干 燥18～28小时。
进一步地，所述的空心的四氧化三铁微球同硼酸共混后，加热至450℃ 制得表面蚀刻多孔四氧化三铁，随后用稀盐酸冲洗、烘干后制得多孔中空四 氧化三铁材料。
项目 实施例13 实施例14 实施例15
纳米碳粉 100 100 100
多孔碳材料 30 30 30
市售碳纤维 0 0 0
硅颗粒 200 200 200
氮化硼 0 0 0
石墨烯插层氮化硼@Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 15 0 0
石墨烯插层氮化硼@空心Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 15 0
石墨烯插层氮化硼@多孔中空Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 0 0 15
酚醛树脂 60 60 60
偶联剂1# 15 15 15
体积密度(g/cm<sup>3</sup>) 3.26 3.26 3.26
孔隙率(％) 2.77 2.75 2.75
硬度(HRA) 97 97 97
抗弯强度(MPa) 552 553 555
导热系数(W/m·K) 125 125 127
断裂韧性(MPaM<sup>1/2</sup>) 4.32 4.38 4.38
饱和磁化强度(emu/g) 72.3 74.5 77.1
游离硅含量 ≤0.9 ≤0.7 ≤0.7
从上表中可以看出，实施例15中的石墨烯插层氮化硼@多孔中空Fe3O4对本项目产品的磁性能提升最为明显，对产品的机械性能影响最小，是该组 配方是最适合本发明的材料配方，在具体生产精英过程中，申请人可根据实 际需要，自主调配产品配方，达到成本、生产周期、产品性能综合平衡。
本发明实施例15的平均摩擦系数为介于0.45-0.50，摩擦曲线较为平 稳，在压力0.6MPa，转速6000r/min(20m/s)的摩擦条件下，质量磨损率为 2.7mg/次，远低于普通的SiC材料的质量磨损率(13.33mg/次)。
以上实施例数据表明，本发明所制备的产品具有抗弯强度高、断裂韧性 大、孔隙率低、磁性优异等优点，是一种力学性能十分优异的陶瓷基复合材 料，可用于各类机械密封件的生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优 点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例 的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其 他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例 看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求 而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和 范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视 为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按质量比，配取100份的纳米碳粉，15份-30份多孔碳材料，15份-25份的氮化硼，40份-60份的胶粘剂；上述材料混合均匀后备用；
（2）在模具中，按照上述纳米碳粉用量的1.8-2.3倍称取硅颗粒，按照一层硅颗粒、一层混合材料的方式平铺若干层，压制得坯体；在坯体最上方再铺一层硅颗粒；
（3）将上述坯体置于高温真空炉中加热至1400℃后，按15℃/min的升温速率升温至1700℃至1800℃并保温3h，制得半成品；
（4）半成品经加工打磨制得成品；
所述多孔碳材料的制备方法如下：
按体积比，将30份聚丙烯腈分散于100份的DMF溶液中，加热至60℃搅拌3小时后，加入60℃的硼酸20份，继续搅拌1.5小时；随后在纺丝电压18kV、纺丝液流速1.0mL/h、温度40℃、接收距离20cm的条件下将其静电纺丝制得聚丙烯腈纤维，在100℃的温度下干燥1h，随后在保护气体氛围下，加热至450℃保温2小时，继续加热至600℃保温1小时后，用稀盐酸冲洗制得多孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的饱和氨水，将上述硫酸插层氮化硼置于其中，室温下搅拌3小时后，制得单层带硫酸铵晶体的氮化硼材料。
3.根据权利要求1所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述氮化硼经过如下处理：
六方氮化硼与浓硫酸共混后加热至170℃搅拌30-50小时，随后在室温环境下烘干制得硫酸插层氮化硼；在坩埚中加入适量的无水乙醇，将上述硫酸插层氮化硼置于其中，加热至100-120℃反应3-4小时，制得扩大层间距的氮化硼材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述的扩大层间距的氮化硼材料与石墨烯共混后，在保护气体氛围下800-1100℃下共同烧结，制得石墨烯插层氮化硼材料。
5.根据权利要求2所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述单层带硫酸铵晶体的氮化硼材料，以DMF为溶剂，同异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）共混制得IPDI接枝氮化硼；四氧化三铁（Fe3O4）经硅烷偶联剂包覆后，同前述IPDI接枝氮化硼共混制得BN@Fe3O4。
6.根据权利要求3和4任一所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述扩大层间距的氮化硼材料，以DMF为溶剂，同异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）共混制得IPDI接枝氮化硼；四氧化三铁（Fe3O4）经硅烷偶联剂包覆后，同前述IPDI接枝氮化硼共混制得BN@Fe3O4。
7.根据权利要求6所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述四氧化三铁为空心的四氧化三铁微球。
8.根据权利要求7所述的一种抗脆裂的碳化硅材料的制备方法，其特征在于：所述的空心的四氧化三铁微球同硼酸共混后，加热至450℃制得表面蚀刻多孔四氧化三铁，随后用稀盐酸冲洗、烘干后制得多孔中空四氧化三铁材料。
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