高性能复合材料及其制备方法与流程

本申请涉及一种高性能复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、高温结构材料是适用于高温工况环境下使用的一类结构材料，部分高温结构材料还可兼具耐磨、导热等性能。通常包括高温合金、金属间化合物、复合材料等，其中，复合材料包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料等。

2、复合材料在新能源装备、航天航空、冶金等高尖端领域，对所用复合材料的耐高温性、导电性、耐磨性、导热性、密度及成本控制提出了严苛要求。

3、现有传统高性能复合材料普遍存在原料成本高、制备工艺复杂的不足；而采用工业固废制备复合材料的技术路线，又面临矿相调控难度大、基体与增强相之间界面结合力差等技术难题。

技术实现思路

1、为了提高制备过程中的加热效率，实现复合材料性能协同优化与低成本制造，同时改善矿相调控难度，本申请的目的是提供一种高性能复合材料及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供的一种高性能复合材料的制备方法采用如下的技术方案：

3、一种高性能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、制备原料，按重量份计，调控原料包括硅铝基氧化物70-80份、碳还原剂至少12份、助熔剂0.5-2份、其他金属氧化物至少6份，其中，硅铝基氧化物包括sio2、al2o3；

5、s2、将所述原料研磨后，得研磨原料；

6、s3、将所述研磨原料在惰性环境中进行高温处理，得预处理原料；

7、s4、将所述预处理原料进行超高温处理，得半还原态物料；

8、s5、半还原态物料处理得高性能复合材料。

9、可选的，步骤s3、步骤s4中所述研磨原料在惰性环境中进行下落运动。

10、可选的，所述制备原料包括：

11、取煤矸石、粉煤灰、辉绿岩中的至少一种测定物料成分；

12、依据测定的物料成分，以硅铝基氧化物含量为基准，调控碳还原剂含量；

13、添加所述助熔剂。

14、可选的，步骤s1中所述其他金属氧化物包括fe2o3、tio2、cao、mgo、k2o、na2o中的至少一种。

15、可选的，步骤s2中所述将所述原料研磨包括将原料研磨至粒径≤200 μm。

16、可选的，步骤s3中所述将所述研磨原料在惰性环境中进行高温处理，包括：

17、在惰性气体环境中，设定温度为1800-2300℃，处理5-10 min。

18、可选的，步骤s4中所述将所述预处理原料进行超高温处理包括：

19、控制温度不低于3000℃，预处理原料停留时间0.5-1s；

20、优选的，所述将预处理原料进行超高温处理采用焦耳加热装置处理。

21、可选的，所述半还原态物料处理得高性能复合材料，包括低氧分压结合电磁扰动处理；

22、所述低氧分压结合电磁扰动处理包括：

23、将所述半还原态物料置于反应罐中密封，以惰性氛围下，给予电磁扰动，6-10s为一个时间周期，控制温度在1350-1450℃，处理18-30min，得高性能复合材料。

24、第二方面，本申请提供的一种高性能复合材料。

25、一种高性能复合材料采用高性能复合材料的制备方法制备得到。

26、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

27、本申请通过调控碳还原剂种类及用量，搭配金属氧化物与助熔剂，经高温、超高温两步热处理构建非平衡碳热还原反应环境；该反应环境有利于精准调控产物矿相，降低矿相调控难度，实现复合材料各项性能协同提升。本申请所得产物为单一粉料，可保障后续成型加工过程的结构稳定性，同时简化制备流程，实现复合材料的低成本制造。

1.高性能复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3、步骤s4中所述研磨原料在惰性环境中进行下落运动。

3.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备原料包括：

4.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述其他金属氧化物包括fe2o3、tio2、cao、mgo、k2o、na2o中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述将所述原料研磨包括将原料研磨至粒径≤200 μm。

6.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述将所述研磨原料在惰性环境中进行高温处理，包括：

7.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述将所述预处理原料进行超高温处理包括：

8.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，所述将预处理原料进行超高温处理采用焦耳加热装置处理。

9.根据权利要求1所述的高性能复合材料的制备方法，其特征在于，所述半还原态物料处理得高性能复合材料，包括低氧分压结合电磁扰动处理；

10.高性能复合材料，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的高性能复合材料的制备方法制备得到。