[發(fā)明專利]一種含碳化硅晶須以及片狀氧化鋁嵌入顆粒的碳化硅陶瓷

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610139190.0
• 申請日: 2006-10-16
• 公開（公告）號: CN101164983A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李榕生;水淼;王霞;宋岳
• 申請（專利權(quán)）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(fā)明涉及一種陶瓷，是關(guān)于碳化硅陶瓷，特別是一種同時含有碳化硅晶須以及片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(guān)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(fā)明(設(shè)計)，清華大學申請，申請?zhí)枮镃N91101684.8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(fā)明(設(shè)計)，唐化學原料公司申請，申請?zhí)枮镃N90110427.2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(zhèn)、王曉明等發(fā)明(設(shè)計)，中國西北工業(yè)大學申請，申請?zhí)枮镃N200410026337.6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(guān)含有炭纖維的增韌碳化硅陶瓷的報道參見：耿浩然等發(fā)明(設(shè)計)，濟南大學申請，申請?zhí)枮镃N03138926.0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(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導率大、硬度高、抗熱震和耐化學腐蝕等優(yōu)良特性，在汽車、機械化工、環(huán)境保護、空間技術(shù)、信息電子、能源等領(lǐng)域有著日益廣泛的應用，已經(jīng)成為一種在很多工業(yè)領(lǐng)域性能優(yōu)異的其他材料不可替代的結(jié)構(gòu)陶瓷。

機械設(shè)備中的動密封是通過兩個密封端面材料的旋轉(zhuǎn)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(shù)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(zhuǎn)運動過程中由于摩擦會產(chǎn)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(zhuǎn)滑動過程中產(chǎn)生熱應變和熱裂，要求端面材料的導熱系數(shù)高、抗熱震性好。目前，碳化硅陶瓷已經(jīng)在各類機械密封中獲得大量的應用，并為機械設(shè)備的省力和節(jié)能做出了很大的貢獻，顯示出其他材料所無法比擬的優(yōu)越性。碳化硅陶瓷在機械工業(yè)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(yè)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(chǎn)生的高達數(shù)千K溫度的隔熱瓦；火箭發(fā)動機燃燒室喉襯和內(nèi)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(gòu)件也普遍采用碳化硅陶瓷構(gòu)件。碳化硅陶瓷在石油化學工業(yè)中還被廣泛地用作各種耐腐蝕用容器和管道。

工業(yè)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(chǎn)領(lǐng)域關(guān)注的重要課題。

在這里有必要簡單提及陶瓷增韌相關(guān)的原理。

1974年首次發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計來提高陶瓷的韌性。中國天津大學高溫結(jié)構(gòu)陶瓷及工程陶瓷加工技術(shù)教育部重點實驗室的周振君等，發(fā)表于“硅酸鹽通報”2003年第3期p57-61的題為“高可靠性結(jié)構(gòu)陶瓷的增韌研究進展”，以及，山東大學的郝春成等，發(fā)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(jié)構(gòu)國家重點實驗室的郭景坤，發(fā)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(guān)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(shù)研究中心的劉含蓮等，發(fā)表于“粉末冶金技術(shù)”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。