[发明专利]一种碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料，其特征在于，该复合材料以片层石墨为原料，以熔盐反应发生成的碳化硅纳米线作为增强相，采用热压烧结法使所述增强相均匀分布在片层石墨间，形成各向异性结构的复合材料；其中：

以质量百分比计，片层石墨占20％～90％，碳化硅纳米线占10％～80％。

2.根据权利要求1所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料，其特征在于，该碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的相对密度为90.25％～98.59％；显气孔率为1.68％～8.64％；垂直于石墨片层方向的强度达32.58～89.26MPa；在温度300K下，沿片层方向的热导率达95～216W/(m·K)，垂直于片层方向热导率为36～54W/(m·K)，热膨胀系数为(5～8)×10^-6/K。

3.一种碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按硅粉：片状石墨＝1:50～2:1的摩尔比，取硅粉和片状石墨混合制得原料粉，按氯化钠：氟化钠＝1:3～6:1的摩尔比，取氯化钠和氟化钠混合制得反应介质；按原料粉：反应介质＝1：(4～12)的质量比，将原料粉和反应介质充分混合均匀，制得混合粉末；

2)在真空或保护气氛下，将混合粉末以5～15℃/min的升温速率自室温起升到600℃，保温30min；再以5～10℃/min的升温速率升到1000～1500℃，保温0.5～9h，经热水冲洗多次，烘干后得到粉体；

3)将制得的粉体装入石墨模具中，先预压成型；

4)将装有预压成型试样的石墨模具置于放电等离子烧结装置中，对预压成型试样施加不低于30MPa的轴向压力，并在真空或通有保护气氛条件下，利用脉冲电流对预压成型试样进行至少60s激发活化，然后通过增加电流由室温升温至1600～2000℃进行烧结，保温后冷却，制得具有均匀碳化硅纳米线增强高取向石墨基复合材料。

4.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用硅粉的粒径范围为2～10μm，纯度大于99.0％。

5.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用片状石墨的宽度为200～1000μm，宽厚比为(10～20)：1，纯度大于99.0％。

6.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，混合采用机械搅拌，搅拌时间为20～40min。

7.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，热水温度为80～100℃，冲洗不少于50次。

8.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中预压成型的压力为30～90MPa，保压1～10min。

9.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)所述烧结分两个阶段，第一阶段由室温以300℃/min的升温速率升温至1200℃，第二阶段从1200℃以150℃/min的升温速率升温至最终烧结温度。

10.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线增强高取向石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)所述的保温时间至少为3min。