[發(fā)明專利]硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010240690.X
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101891480A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉美;楊強;高明;洪長青
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

超高溫陶瓷基復(fù)合材料所具有的高溫強度、抗氧化和抗熱沖擊性能使得其能夠勝任包括高超聲速長時飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行和火箭推進系統(tǒng)等極端環(huán)境，其使用對象包括飛行器鼻錐、翼前緣、發(fā)動機熱端等各種關(guān)鍵部位或部件。能夠勝任如此苛刻性能要求的材料主要集中在高熔點硼化物組成的多元復(fù)合超高溫陶瓷材料體系，這些材料的熔點超過3000℃、有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，高的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，及抗氧化特性。在過去的幾年中，已經(jīng)得到公認，碳化硅的加入可以明顯改善硼化鋯陶瓷的力學(xué)性能和抗氧化性，國外許多研究都集中在多種硼化鋯-碳化硅（ZrB₂-20份SiC）基復(fù)合材料的制備中，但是這種材料的易碎（4.6MPa·m^1/2）、低強度（300MPa~450?MPa）一直是制約該材料應(yīng)用的重要原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有硼化鋯-碳化硅基復(fù)合材料易碎、低強度的問題，提供了一種硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料的制備方法如下：一、按體積份數(shù)將20份的α-SiC粉和80份的ZrB₂粉混合，加入無水乙醇，無水乙醇的加入量為α-SiC粉、ZrB₂粉和無水乙醇總量的體積百分比為70%~75%，然后在20~30℃進行恒溫球磨10~15h小時，再在70~80℃、轉(zhuǎn)速為30r/min~60r/min的條件下干燥，過篩，得到粒徑為200~300目的ZrB₂-20%volSiC粉；二、按體積份數(shù)將30份的α-SiC粉和70份的ZrB₂粉混合，加入無水乙醇，無水乙醇的加入量為α-SiC粉、ZrB₂粉和無水乙醇總量的體積百分比為70%~75%，然后在20~30℃進行恒溫球磨10~15h小時，再在70~80℃、轉(zhuǎn)速為30r/min~60r/min的條件下干燥，過篩，得到粒徑為200~300目的ZrB₂-30%volSiC粉；三、在石墨模具的表面涂覆一層脫模劑，然后將ZrB₂-20%volSiC粉和ZrB₂-30%volSiC粉對稱交替層疊于石墨模具內(nèi)，得到層數(shù)為17層的坯體，坯體的奇數(shù)層為壓應(yīng)力層，壓應(yīng)力層厚度為400μm，壓應(yīng)力層由ZrB₂-30%volSiC粉形成，坯體的偶數(shù)層為拉應(yīng)力層，拉應(yīng)力層厚度為800μm，拉應(yīng)力層由ZrB₂-20%volSiC粉形成；四、將步驟三所得的坯體在預(yù)壓力為8~10?MPa的條件下保壓5min；五、將經(jīng)過步驟四處理的坯體在1900℃、30MPa的條件下保壓60min，即得硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料；步驟三中所述的脫模劑為氮化硼。

本發(fā)明硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料中的層狀結(jié)構(gòu)增韌不像其他增韌化方法那樣以犧牲部分強度來換取高韌性。從附圖7可以看出，本發(fā)明制得的硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料斷口仍是脆斷性斷口，并未改變陶瓷材料的本征屬性。本發(fā)明的硼化鋯-碳化硅基層狀超高溫陶瓷復(fù)合材料強度可達到708?MPa，是硼化鋯-碳化硅（ZrB₂-20份SiC）基復(fù)合材料的1.57~2.36倍。