[发明专利]一种基于I-WP曲面的铜碳化硅复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)PLA骨架的制备：采用3D打印机对PLA材料打印成I-WP曲面结构；

(2)陶瓷粉体的制备：将SiC粉，滑石粉，Al₂O₃粉和Y₂O₃粉、纤维素混合，球磨后，过筛得到颗粒粒度≤1μm的陶瓷粉体；

(3)陶瓷浆料的制备：将步骤(2)所述的陶瓷粉体倒入无水乙醇中，球磨混料成泥浆后，陈腐得到碳化硅陶瓷浆料；

(4)陶瓷胚体的制备：将步骤(1)所述的PLA结构放置于铸造模具内，再将得到的碳化硅陶瓷浆料加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵，快速搅拌后注入模具使其固化，将固化的浆料放在真空干燥箱中抽真空排除气泡，进行真空冷冻干燥，即可得到基于I-WP曲面的PLA/碳化硅陶瓷材料胚体；

(5)多孔SiC陶瓷的制备：将步骤(4)所得到的胚体置于高温炉中烧结，随炉冷却并去除PLA残渣，再进行超声波清洗，反复三次，即可得到基于I-WP曲面反向结构的多孔SiC陶瓷；

(6)浸渗法制备Cu/SiC复合材料：将金属铜块置于步骤(5)所述的多孔SiC陶瓷预制体上方，在真空条件下进行熔渗后取出，即得到基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料。

2.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，3D打印I-WP曲面结构的参数为分层厚度0.1～0.2mm，打印速度60mm/s，周期参数1～4，曲面厚度0.5～2mm。

3.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，SiC粉，滑石粉，Al₂O₃粉和Y₂O₃粉、纤维素的质量比88.5～91.5：3.6～5.5：0.9～2.2：0.5～1.5：1.5～3.0。

4.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(2)所述的陶瓷粉体倒入无水乙醇中，粉末与无水乙醇的质量比2：0.8-1.2，用氨水调节pH至9～11，置于滚筒式球磨机中混料2-4h，回转速度250～300r/min，使各种物料混合均匀，成泥浆状，再陈腐1-2d后得到碳化硅陶瓷浆料。

5.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，采用真空冷冻干燥陶瓷胚体，将胚体放入真空冷冻干燥机以-140～-120℃预冻2～3h，待完全结晶后抽真空,然后在-5～0℃，真空度10～20Pa下冷冻干燥24h。

6.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，按陶瓷浆料、催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵的质量比为100：1.0～1.5：0.5～1.0。

7.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，烧结过程中采用阶梯升温、分段保温、慢速焙烧的工艺，具体为先在10℃/min升温至200-220℃；再以5～10℃/min升温至550-600℃，保温1～2h，排出有机添加剂；最后以10℃/min升温至1400-1450℃，保温2h，然后随炉冷却至室温。

8.根据权利要求1所述的基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，将金属铜块置于步骤(5)所述的多孔SiC陶瓷预制体上方，在真空条件下，熔渗压力为0.5-0.6MPa，升温至1100～1200℃，保温时间2～3小时进行熔渗，冷却后取出，即得到基于I-WP曲面的Cu/SiC复合材料。