[發明專利]一種含炭纖維以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒的碳化硅陶瓷

無效

• 申請號: 200610139186.4
• 申請日: 2006-10-16
• 公開（公告）號: CN101164981A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 水淼;李榕生;王霞;宋岳
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種陶瓷，是關于碳化硅陶瓷，特別是一種同時含有炭纖維以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒的碳化硅陶瓷。

目前報道的增韌碳化硅陶瓷，多是含有碳化硅晶須或炭纖維的增韌碳化硅陶瓷。有關含有碳化硅晶須的增韌碳化硅陶瓷的報道參見：田杰謨等發明(設計)，清華大學申請，申請號為CN91101684.8的專利申請案“晶須增韌強化碳陶瓷復合材料”；以及，阿歷山大·J·派齊克發明(設計)，唐化學原料公司申請，申請號為CN90110427.2的專利申請案“碳化硅晶須增強陶瓷復合材料及其制造方法”；以及，成來飛、張立同、徐永東、劉永勝、李鎮、王曉明等發明(設計)，中國西北工業大學申請，申請號為CN200410026337.6的專利申請案“一種晶須和顆粒增韌陶瓷基復合材料制備方法”。有關含有炭纖維的增韌碳化硅陶瓷的報道參見：耿浩然等發明(設計)，濟南大學申請，申請號為CN03138926.0的專利申請案“一種制備碳纖維增強碳化硅復合材料的裝置及工藝”。

碳化硅陶瓷材料具有高溫強度大、高溫抗氧化性強、耐磨損性能好、熱穩定性佳、熱膨脹系數小、熱導率大、硬度高、抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性，在汽車、機械化工、環境保護、空間技術、信息電子、能源等領域有著日益廣泛的應用，已經成為一種在很多工業領域性能優異的其他材料不可替代的結構陶瓷。

機械設備中的動密封是通過兩個密封端面材料的旋轉滑動而進行的，作為密封端面材料，要求硬度高，具有耐磨損性。碳化硅陶瓷的硬度相當高且摩擦系數小，故碳化硅陶瓷作為機械密封端面材料可獲得其它材料所無法達到的滑動特性。另一方面，兩個端面密封材料在旋轉運動過程中由于摩擦會產生一定的熱量，從而使密封端面的局部溫度升高，因此端面材料還必須能夠耐受一定的溫度。為了避免端面密封材料在旋轉滑動過程中產生熱應變和熱裂，要求端面材料的導熱系數高、抗熱震性好。目前，碳化硅陶瓷已經在各類機械密封中獲得大量的應用，并為機械設備的省力和節能做出了很大的貢獻，顯示出其他材料所無法比擬的優越性。碳化硅陶瓷在機械工業中還被成功地用作各種軸承、切削刀具。

航空航天、原子能工業等需要耐受超高溫度的場合如核裂變和核聚變反應堆中需要的可承受2000度左右高溫的耐熱材料；火箭和航天飛行器表面用于耐受與大氣劇烈摩擦中產生的高達數千K溫度的隔熱瓦；火箭發動機燃燒室喉襯和內襯材料，燃氣渦輪葉片；高溫爐的頂板、支架，以及高溫實驗用的卡具等高溫構件也普遍采用碳化硅陶瓷構件。碳化硅陶瓷在石油化學工業中還被廣泛地用作各種耐腐蝕用容器和管道。

工業應用中期望進一步提高碳化硅陶瓷的性能，首先要面對的問題是增韌問題。與其它各類陶瓷類似，碳化硅陶瓷有一定的脆性，如何提供高韌性的碳化硅陶瓷，是該生產領域關注的重要課題。

在這里有必要簡單提及陶瓷增韌相關的原理。

1974年首次發現一些多晶相陶瓷具有阻力曲線行為，即裂紋擴展阻力隨著裂紋增加而增長，這是一個重要的進步，此后，人們開始通過各種顯微結構設計來提高陶瓷的韌性。中國天津大學高溫結構陶瓷及工程陶瓷加工技術教育部重點實驗室的周振君等，發表于“硅酸鹽通報”2003年第3期p57-61的題為“高可靠性結構陶瓷的增韌研究進展”，以及，山東大學的郝春成等，發表于“材料導報”2002年2月第16卷第2期p28-30的題為“顆粒增韌陶瓷的研究進展”，以及，中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷與超微結構國家重點實驗室的郭景坤，發表于“復旦學報(自然科學版)”2003年12月第42卷第6期p822-827的題為“關于陶瓷材料的脆性問題”，以及，山東大學機械工程學院先進射流工程技術研究中心的劉含蓮等，發表于“粉末冶金技術”2004年4月第22卷第2期p98-103的題為“納米復合陶瓷材料的增韌補強機理研究進展”等論文中，對陶瓷增韌問題的理論和實踐有詳盡的介紹。