CN115124346A - 复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115124346A
CN115124346A CN202210684801.9A CN202210684801A CN115124346A CN 115124346 A CN115124346 A CN 115124346A CN 202210684801 A CN202210684801 A CN 202210684801A CN 115124346 A CN115124346 A CN 115124346A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chromium carbide
composite material
green body
chromium
microns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210684801.9A
Other languages
English (en)
Inventor
廖寄乔
李军
李靖廷
石磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Jinbo Carbon Co ltd
Original Assignee
Hunan Jinbo Carbon Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Jinbo Carbon Co ltd filed Critical Hunan Jinbo Carbon Co ltd
Priority to CN202210684801.9A priority Critical patent/CN115124346A/zh
Publication of CN115124346A publication Critical patent/CN115124346A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0052—Carbon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • F16D2200/0073—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles having lubricating properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0082—Production methods therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明涉及复合材料及其制备方法，该复合材料包括碳化铬坯体和附着于所述碳化铬坯体表面的碳涂层，其中所述碳化铬坯体的制备原料包括：碳化铬、粘结剂和润滑剂，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。本发明提供的复合材料兼具金属材料、陶瓷材料和碳纤维的优点，密度低、开孔率低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。

Description

复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种碳/碳化铬复合材料及其制备方法。
背景技术
材料的抗震、耐磨、耐热性能对刹车元件的性能起着关键作用。传统的刹车材料包括碳陶材料、金属材料和陶瓷材料等。其中碳陶材料的性能优异，但外观较差，需要再涂层以达到合格的外观；金属材料的耐磨性较好、硬度大，且价格便宜，但使用寿命较短、摩擦时会发出噪音，且质量重不利于轻量化设计；陶瓷材料的性能优异、质量轻，但价格昂贵。
因此，亟需一种同时具有高力学性能、低孔隙率、良好外观，且质量较轻、成本较低的复合材料。
发明内容
基于此，本发明的主要目的是提供一种复合材料，该复合材料密度低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。
本发明的目的是提供一种复合材料，包括碳化铬坯体和附着于所述碳化铬坯体表面的碳涂层，其中所述碳化铬坯体的制备原料包括：碳化铬、粘结剂和润滑剂，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。
在其中一个实施例中，所述碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％～60％，铬元素的质量百分比为40％～50％。
在其中一个实施例中，所述碳化铬的粒径为2微米～23微米。
在其中一个实施例中，所述粘结剂为聚乙二醇、酒精及液体石蜡中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述润滑剂为硬脂酸、酰胺蜡、丙烯酰胺及过硫酸铵中的一种或多种。
本发明的又一目的为提供一种复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将所述碳化铬、粘结剂和润滑剂混合，压制成型，制备碳化铬生坯；
将所述碳化铬生坯进行干燥、烧结，制备碳化铬坯体；
采用碳源气体对所述碳化铬坯体进行化学气相沉积，形成碳涂层，制备复合材料。
在其中一个实施例中，所述干燥的温度为100℃～150℃，时间为0.5小时～2小时；及/或所述烧结的温度为1300℃～1600℃，时间为1.5小时～10小时。
在其中一个实施例中，所述化学气相沉积的气体包括碳源气体和稀释气体，碳源气体和稀释气体的体积比为(1～2)：(1.5～2)。
在其中一个实施例中，所述化学气相沉积的时间为80～100小时；及/或化学气相沉积时，所述碳化铬坯体表面的温度为1000℃～1800℃。
在其中一个实施例中，所述碳源气体为天然气、丙烯及乙烷中的一种或多种；及/或所述稀释气体为惰性气体。
本发明的再一目的为提供一种刹车材料，包括上述的复合材料。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点及有益效果：
本发明提供的复合材料兼具金属材料、陶瓷材料和碳纤维的优点，密度低、开孔率低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下文给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
基于此，本发明的主要目的是提供一种复合材料，该复合材料密度低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。
本发明提供一种复合材料，包括碳化铬坯体和附着于所述碳化铬坯体表面的碳涂层，其中所述碳化铬坯体的制备原料包括：碳化铬、粘结剂和润滑剂，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。具体地，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比可以为95：1：1、95：2：1、95：3：2、95：3：1、96：1.5：1、96：1.5：2、96：2：1、97：1.5：1、97：1.5：1.5、97：2：1或97：1：2。
材料的抗震、耐磨、耐热性能对刹车元件的性能起着关键作用。传统的刹车材料包括碳陶材料、金属材料和陶瓷材料等。其中碳陶材料的性能优异，但外观较差，需要再涂层以达到合格的外观；金属材料的耐磨性较好、硬度大，且价格便宜，但使用寿命较短、摩擦时会发出噪音，且质量重不利于轻量化设计；陶瓷材料的性能优异、质量轻，但价格昂贵。本发明提供的碳/碳化铬复合材料具备耐磨性、耐腐蚀、耐高温、抗氧化性强、强度高、硬度大、使用寿命较长、质量较轻、并且具有金属光泽、外观较好。
在其中一个示例中，所述碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％～60％，铬元素的质量百分比为40％～50％。具体地，碳元素的质量百分比可以为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％或60％，铬元素的质量百分比可以为40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％。
在其中一个示例中，所述碳化铬的粒径为2微米～23微米。具体地，所述碳化铬的粒径可以为2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米或23微米。
在其中一个示例中，所述粘结剂为聚乙二醇、酒精及液体石蜡中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述润滑剂为硬脂酸、酰胺蜡、丙烯酰胺及过硫酸铵中的一种或多种。
本发明还提供一种复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将所述碳化铬、粘结剂和润滑剂混合，压制成型，制备碳化铬生坯；
将所述碳化铬生坯进行干燥、烧结，制备碳化铬坯体；
采用碳源气体对所述碳化铬坯体进行化学气相沉积，形成碳涂层，制备复合材料。
本发明提供的碳/碳化铬复合材料的制备方法适用性强，成本低，能大规模生产，并且生产的材料性能突出，能解决传统工艺难以生产高性能材料的问题。采用该方法制备的碳/碳化铬复合材料具有耐磨性、耐腐蚀、耐高温、抗氧化性强、强度高、硬度大、使用寿命较长、质量较轻、并且具有金属光泽、外观较好。
在其中一个示例中，所述制备方法包括如下步骤：
S110：将碳化铬、粘结剂和润滑剂在干式混料机中混合，制备混合料。
在其中一个示例中，碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。具体地，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比可以为95：1：1、95：2：1、95：3：2、95：3：1、96：1.5：1、96：1.5：2、96：2：1、97：1.5：1、97：1.5：1.5、97：2：1或97：1：2。
在其中一个示例中，所述碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％～60％，铬元素的质量百分比为40％～50％。具体地，碳元素的质量百分比可以为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％或60％，铬元素的质量百分比可以为40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％。
在其中一个示例中，所述碳化铬的粒径为2微米～23微米。具体地，所述碳化铬的粒径可以为2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米或23微米。
在其中一个示例中，所述粘结剂为聚乙二醇、酒精及液体石蜡中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述润滑剂为硬脂酸、酰胺蜡、丙烯酰胺及过硫酸铵中的一种或多种。
S120：将上述混合料在特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
在其中一个示例中，混合料在压力为1T的条件下进行压制成型。
S130：将上述碳化铬生坯进行干燥、烧结，制备碳化铬坯体。
在其中一个示例中，上述碳化铬坯体的孔隙率为25％～35％，具体地，上述碳化铬坯体的孔隙率可以为25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。
在其中一个示例中，所述干燥的温度为100℃～150℃，时间为0.5小时～2小时。具体地，所述干燥的温度可以为100℃、110℃、120℃、130℃、或150℃，时间可以为0.5小时、1小时或2小时。
在其中一个示例中，所述烧结的温度为1300℃～1600℃，时间为1.5小时～10小时。具体地，所述烧结的温度为1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃或1600℃。
在其中一个示例中，在充满氢气的条件下进行烧结。
在其中一个示例中，烧结后还包括将碳化铬坯体冷却的步骤，冷却时通入惰性气体，避免碳化铬氧化。
S140：将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积，制备碳/碳化铬复合材料。
在其中一个示例中，所述化学气相沉积的气体包括碳源气体和稀释气体，碳源气体和稀释气体的体积比为(1～2)：(1.5～2)。具体地，上述碳源气体和稀释气体的体积比可以为1：1.5、1：2、1.5：1.5、1.5：2或2：1.5。
在其中一个示例中，所述化学气相沉积的时间为80小时～100小时。具体地，所述化学气相沉积的时间可以为80小时、85小时、90小时、95小时或100小时
在其中一个示例中，化学气相沉积时，所述碳化铬坯体表面的温度为1000℃～1800℃。具体地，所述碳化铬坯体表面的温度为1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃或1800℃。
在其中一个示例中，所述碳源气体为天然气、丙烯及乙烷中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述碳源气体为丙烯。
在其中一个示例中，所述稀释气体为惰性气体。
在其中一个示例中，所述稀释气体为氮气。
本发明还提供一种刹车材料，包括上述的复合材料。
本发明提供的复合材料兼具金属材料、陶瓷材料和碳纤维的优点，密度低、开孔率低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。
以下为具体实施例。
实施例1：复合材料的制备
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为97：1.5：1.5。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积80小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1.5。
实施例2：复合材料的制备
实施例2的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：投入碳化铬、粘结剂和润滑剂的量与实施例1中不同。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为97：2：1。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积80小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1.5。
实施例3：复合材料的制备
实施例3的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：投入碳化铬、粘结剂和润滑剂的量与实施例1中不同。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为95：3：2。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积80小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1.5。
实施例4：复合材料的制备
实施例4的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：化学气相沉积的时间与实施例1中不同。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为97：1.5：1.5。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积100小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1.5。
实施例5：复合材料的制备
实施例5的制备方法与实施例4的制备方法基本相同，不同之处在于：碳源气体与稀释气体的体积比与实施例4中不同。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为97：1.5：1.5。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积100小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：2。
实施例6：复合材料的制备
实施例6的制备方法与实施例4的制备方法基本相同，不同之处在于：碳源气体与稀释气体的体积比与实施例4中不同。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为97：1.5：1.5。碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％，铬元素的质量百分比为50％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积100小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1。
对比例1：复合材料的制备
对比例1与实施例1的制备方法基本相同，区别在于碳化铬坯体的制备原料中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为90：7：3，碳化铬中，碳元素的质量百分比为30％，铬元素的质量百分比为70％。
所述复合材料的制备方法包括如下步骤：
1、将碳化铬、粘结剂聚乙二醇和润滑剂硬脂酸在干式混料机中混合，制备混合料。其中碳化铬、聚乙二醇和硬脂酸的质量比为90：7：3。碳化铬中，碳元素的质量百分比为30％，铬元素的质量百分比为70％，碳化铬的粒径为2微米。
2、将上述混合料在压力为1T的条件下、特定的模具内压制成型，制备碳化铬生坯。
3、将上述碳化铬生坯在150℃的条件下，干燥2小时。
4、再在1300℃的条件下，充满氢气的感应炉内烧结10小时，制备孔隙率为35％的碳化铬坯体。
5、冷却碳化铬坯体，冷却时通入氩气，避免碳化铬氧化。
6、将上述碳化铬坯体进行化学气相沉积80小时，制备碳/碳化铬复合材料。化学气相沉积时，碳化铬坯体表面的温度为1000℃。化学气相沉积的碳源气体为丙烯，稀释气体为氮气，碳源气体和稀释气体的体积比为1：1.5。
将实施例1～6及对比例1制得的复合材料进行密度、开孔率和弯曲强度测试，测试结果如下表1所示。
其中，开孔率的测试标准为GB/T5163-2006。弯曲强度的测试标准为GB/T3356-2014。
表1.实施例1～6及对比例1制得的复合材料的测试结果
Figure BDA0003699686490000101
Figure BDA0003699686490000111
由表1可知，实施例1～6的密度为4.89g/cm3～5.37g/cm3，最低仅为4.89g/cm3，显著小于对比例1的6.15g/cm3。实施例1～6的开孔率为23％～41.9％，最低仅为23％，显著小于对比例1的55％。实施例1～6的弯曲强度为398MPa～476MPa，最高可达473MPa，显著大于对比例1的380MPa。由此可以证明，本发明提供的复合材料兼具金属材料、陶瓷材料和碳纤维的优点，密度低、开孔率低、弯曲强度高，且外观良好、成本低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种复合材料，其特征在于，包括碳化铬坯体和附着于所述碳化铬坯体表面的碳涂层，其中所述碳化铬坯体的制备原料包括：碳化铬、粘结剂和润滑剂，所述碳化铬、粘结剂和润滑剂的质量比为(95～97)：(1～3)：(1～2)。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳化铬中，碳元素的质量百分比为50％～60％，铬元素的质量百分比为40％～50％。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳化铬的粒径为2微米～23微米。
4.如权利要求1～3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述粘结剂为聚乙二醇、酒精及液体石蜡中的一种或多种。
5.如权利要求1～3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、酰胺蜡、丙烯酰胺及过硫酸铵中的一种或多种。
6.权利要求1～5任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将所述碳化铬、粘结剂和润滑剂混合，压制成型，制备碳化铬生坯；
将所述碳化铬生坯进行干燥、烧结，制备碳化铬坯体；
采用碳源气体对所述碳化铬坯体进行化学气相沉积，形成碳涂层，制备复合材料。
7.如权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100℃～150℃，时间为0.5小时～2小时；及/或所述烧结的温度为1300℃～1600℃，时间为1.5小时～10小时。
8.如权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的时间为80～100小时；及/或化学气相沉积时，所述碳化铬坯体表面的温度为1000℃～1800℃。
9.如权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的气体包括碳源气体和稀释气体，碳源气体和稀释气体的体积比为(1～2)：(1.5～2)。
10.如权利要求9所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体为天然气、丙烯及乙烷中的一种或多种；及/或所述稀释气体为惰性气体。
11.一种刹车材料，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的复合材料。
CN202210684801.9A 2022-06-17 2022-06-17 复合材料及其制备方法和应用 Pending CN115124346A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210684801.9A CN115124346A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210684801.9A CN115124346A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 复合材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115124346A true CN115124346A (zh) 2022-09-30

Family

ID=83377063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210684801.9A Pending CN115124346A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115124346A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115925434A (zh) * 2022-12-20 2023-04-07 湖南金博碳素股份有限公司 碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103553706A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 北京科技大学 一种利用反应烧结工艺制备多孔碳化铬的方法
CN105246857A (zh) * 2013-05-28 2016-01-13 柯马杜股份有限公司 用于注塑组合物的粘合剂
CN106090081A (zh) * 2016-06-18 2016-11-09 苏州思创源博电子科技有限公司 一种复合碳陶材料刹车盘的制备方法
CN111302336A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 北京科技大学 一种鳞片石墨原位反应包覆碳化铬的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105246857A (zh) * 2013-05-28 2016-01-13 柯马杜股份有限公司 用于注塑组合物的粘合剂
CN103553706A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 北京科技大学 一种利用反应烧结工艺制备多孔碳化铬的方法
CN106090081A (zh) * 2016-06-18 2016-11-09 苏州思创源博电子科技有限公司 一种复合碳陶材料刹车盘的制备方法
CN111302336A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 北京科技大学 一种鳞片石墨原位反应包覆碳化铬的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上海科学技术情报研究所, 上海科学技术情报研究所 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115925434A (zh) * 2022-12-20 2023-04-07 湖南金博碳素股份有限公司 碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具
CN115925434B (zh) * 2022-12-20 2023-07-25 湖南金博碳素股份有限公司 碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1065020B1 (en) Metal porous bodies, method for preparation thereof and metallic composite materials using the same
CN111286642B (zh) 一种适用于碳陶制动盘的铜基摩擦材料及其制备方法
CN101413082A (zh) 易切削水雾化钢铁粉末及其制造方法
KR20030023749A (ko) 금속다공체, 그것을 이용한 금속복합재 및 그 들의 제조방법
WO2018053940A1 (zh) 无磁钢制品及其粉末冶金制造方法
CN110387496B (zh) 一种表层无TiC相的WC-TiC-Co基梯度硬质合金及其制备方法
CN115124346A (zh) 复合材料及其制备方法和应用
US4548774A (en) Method for preparing a SiC whisker-reinforced composite material
CN102828096A (zh) 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法
CN107573075B (zh) 利用碳纤维预浸带制备C/SiC材料刹车盘的方法
CN111187959A (zh) 一种富金属相梯度结构碳氮化钛基金属陶瓷及其制备方法
CN110540412A (zh) 一种含金属钛的Al2O3-C滑板及其制备方法
US4472351A (en) Densification of metal-ceramic composites
CN115057692A (zh) 一种添加钛铁合金的铝碳滑板砖及其生产方法
JP2003513877A (ja) 炭化物系耐火複合材料を得る方法
TWI785803B (zh) 等方向性石墨塊材組成物及等方向性石墨塊材之製造方法
CN115925434B (zh) 碳化钨碳化铬复合材料及其制备方法和应用、刀具
JP2003064404A (ja) 金属多孔体、それを用いた金属複合材およびそれらの製造方法
JPH0114985B2 (zh)
JPH0754001A (ja) 炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法
CN116618645A (zh) 硬质合金及其制备方法和应用、切削刀具
JPS63297833A (ja) 炭素繊維強化複合材を基材とするブレ−キ材
CN115216707A (zh) 一种新型粉末冶金材料、其制备方法、用途以及由其制成的制品
KR100477942B1 (ko) 내산화성이 우수한 탄소 성형체 조성물
CN113333737A (zh) 一种粉末冶金含油轴承材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220930