一种碳化钛包覆碳纤维的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，属于材料制备领域。本发明采用无压烧结法在真空或惰性气氛中使钛粉在碳纤维表面发生原位反应，在碳纤维表面生成一层或多层碳化钛。该制备方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化钛包覆碳纤维可用于增强材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增强热传导材料等。
【专利说明】
一种碳化钛包覆碳纤维的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种碳化钛包覆碳纤维材料及其制备方法，属于材料制备领域。
【背景技术】
[0002]碳纤维是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，具有低密度、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能而被广泛应用于先进复合材料的增强相。但是碳纤维的抗氧化性能较差，有数据表明碳纤维在空气中400 °C开始加速氧化，生成⑶和⑶2(K.L.Luthra，Carbon，1988，(26)217-224)。另外，碳纤维与金属或陶瓷基体复合时，存在界面相容性差等缺点，易造成碳纤维与基体分离，这无疑限制了碳纤维的进一步使用。研究表明，在碳纤维表面涂覆耐高温涂层是切实可行的拓展碳纤维使用范围的手段(Baklanova，N.1.，eta1.Surface&Coatings Technology，2006，201(6):2313-2319)。
[0003]碳化钛是一种过渡金属碳化物，具有高硬度、耐腐蚀、热稳定性和化学稳定性好等特点，广泛用于涂层材料、金属陶瓷材料、硬质合金材料等。将碳化钛涂覆在碳纤维表面，可有效抑制碳纤维与基体材料界面发生化学反应，同时可提高碳纤维自身的高温抗氧化性能。目前，碳化钛涂层的制备方法主要有化学气相沉积和真空蒸镀等方法，但是这些方法对系统的设备要求极高，成本昂贵，不适合工业化生产。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的在于:针对上述现有制备方法存在的缺点，提出一种碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，该方法简单易行，成本低廉，可大规模生产。
[0005]技术方案:为了达到以上目的，本发明的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法包括以下基本步骤:
[0006]将钛粉与碳纤维混合均匀，得到两者的混合物在真空或惰性气氛保护下进行烧结，烧结完毕得到目标产物；
[0007]其中:
[0008]所述钛粉与碳纤维的摩尔比例为1:1?1: 5。
[0009]钛粉与碳纤维混合时间为5?120分钟。
[0010]采用无压烧结法制备碳化钛包覆碳纤维材料。
[0011]钛粉和碳纤维的混合物在真空或惰性气氛中热处理，保温温度为900?1500°C，保温时间为0.3?8小时。
[0012]制备出的碳化钛包覆碳纤维材料，碳化钛层厚度为0.1?2微米。
[0013]有益效果:本发明的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，采用无压烧结法在真空或惰性气氛中使钛粉在碳纤维表面发生原位反应，在碳纤维表面生成一层或多层碳化钛。该制备方法方便、快捷、成本低廉，制得的碳化钛包覆碳纤维可用于增强材料、吸波材料、磁屏蔽材料和增强热传导材料等。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0015]图1为本发明实施例一中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料XRD图；
[0016]图2为本发明实施例一中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料SEM图；
[0017]图3为本发明实施例二中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料XRD图；
[0018]图4为本发明实施例二中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料SEM图；
[0019]图5为本发明实施例三中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料XRD图；
[0020]图6为本发明实施例三中所制备的碳化钛包覆碳纤维材料SEM图。
【具体实施方式】
[0021 ] 1.混料一一将钛粉、碳纤维以一定比例(摩尔比，钛粉:碳纤维=1:1?1:5)在混粉机中混料5?120分钟，混粉机转速为20?120转/分；
[0022]2.烧结——将混好的钛粉和碳纤维料在真空或惰性气氛(氩气)中热处理，热处理保温温度为900?1500°C，保温时间为0.3?8小时；
[0023]3.成品一一烧结完毕，取样，即可得到目标产物。
[0024]实施例一
[0025]制作钛与碳纤维摩尔比例为1:1，热处理保温温度为1400°C，保温时间为I小时的碳化钛包覆碳纤维材料:
[0026]1.混料一一将钛粉(300目)、碳纤维(I?3毫米)以1:1比例(摩尔比)在混粉机中混料10分钟，混粉机转速为75转/分；
[0027]2.烧结一一将混好的钛粉和碳纤维料在氩气保护气氛中热处理，热处理保温温度为1400°C，保温时间为I小时；
[0028]3.成品一一烧结完毕，取样，即可得到目标产物。
[0029]实施例二
[0030]制作钛与碳纤维摩尔比例为3:5，烧结温度为1500V，烧结时间为I小时的碳化钛包覆碳纤维材料:
[0031 ] 1.混料一一将钛粉(300目)、碳纤维(I?3毫米)以3:5比例(摩尔比)在混粉机中混料10分钟，混粉机转速为75转/分；
[0032]2.烧结一一将混好的钛粉和碳纤维料在氩气保护气氛中热处理，热处理保温温度为1500°C，保温时间为I小时；
[0033]3.成品一一烧结完毕，取样，即可得到目标产物。
[0034]实施例三
[0035]制作钛与碳纤维摩尔比例为1:2，烧结温度为1400 V，烧结时间为I小时的碳化钛包覆碳纤维材料:
[0036]1.混料一一将钛粉(300目)、碳纤维(I?3毫米)以1:2比例(摩尔比)在混粉机中混料10分钟；
[0037]2.烧结一一将混好的钛粉和碳纤维料在氩气保护气氛中热处理，热处理保温温度为1400°C，保温时间为I小时；
[0038]3.成品一一烧结完毕，取样，即可得到目标产物。
[0039]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均属于本发明要求的保护范围。
【主权项】
1.一种碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤:将钛粉与碳纤维混合均匀，得到两者的混合物在真空或惰性气氛保护下进行烧结，烧结完毕得到目标产物。2.根据权利要求1所述的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于:所述钛粉与碳纤维的摩尔比例为1:1?1:5。3.根据权利要求1所述的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于:钛粉与碳纤维混合时间为5?120分钟。4.根据权利要求1所述的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于:采用无压烧结法制备碳化钛包覆碳纤维材料。5.根据权利要求1所述的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于:钛粉和碳纤维的混合物在真空或惰性气氛中热处理，保温温度为900?1500°C，保温时间为0.3?8小时。6.根据权利要求1所述的碳化钛包覆碳纤维材料的制备方法，其特征在于:制备出的碳化钛包覆碳纤维材料，碳化钛层厚度为0.1?2微米。
【文档编号】B22F3/10GK105903959SQ201610412254
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】孙正明, 郑伟, 张培根, 张亚梅, 秦霞, 丁健翔
【申请人】东南大学