[發(fā)明專利]基于反應(yīng)燒結(jié)法制造超細(xì)高韌性碳化硅陶瓷材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410527892.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN104387073A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方錫成;方薛勇;張孟榮;董娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奉化市中立密封件有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/565
• 分類號(hào): C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 寧波奧凱專利事務(wù)所(普通合伙) 33227
• 代理人: 白洪長(zhǎng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于反應(yīng)燒結(jié)法制造超細(xì)高韌性碳化硅陶瓷材料的方法。

背景技術(shù)

碳化硅陶瓷材料是一種以碳化硅（SiC）為主要成分的陶瓷材料，具有高溫強(qiáng)度大、高溫抗氧化性強(qiáng)、耐磨損性能好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度高、抗熱震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，在汽車、機(jī)械化工、環(huán)境保護(hù)、空間技術(shù)、信息電子、能源等領(lǐng)域有著日益廣泛地應(yīng)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。如：在汽車工業(yè)中，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，充分利用能源，降低燃料消耗，減少大氣污染，希望發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度高于1200℃（據(jù)計(jì)算，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度由1100℃提高到1370℃時(shí)，熱效率可增加30%）。碳化硅陶瓷因所具有的高溫強(qiáng)度，較低的熱膨脹系數(shù)，較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較好的抗熱沖擊性而被認(rèn)為是使用溫度超過1200℃最有前途的候選材料。擁有先進(jìn)陶瓷技術(shù)的國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)和日本已研發(fā)出采用碳化硅陶瓷的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件如發(fā)動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、燃燒器及渦形管并取得了良好的使用效果，并正致力于全陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)研究。

總之，碳化硅陶瓷材料的應(yīng)用范圍非常廣泛，適用于多種環(huán)境。在以上高溫環(huán)境，適用溫度范圍內(nèi)，雖然碳化硅陶瓷材料的力學(xué)性質(zhì)很重要，但它的抗沖擊性能以及更高溫度下的的抗氧化性還是有待進(jìn)一步研究改進(jìn)和提高。目前碳化硅在實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要采用三種工藝方法，即反應(yīng)燒結(jié)法、無壓燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法。三種工藝方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：反應(yīng)燒結(jié)法生產(chǎn)的碳化硅有燒結(jié)溫度低、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但存在結(jié)構(gòu)顆粒粗，機(jī)械強(qiáng)度低，韌性差的缺點(diǎn)；無壓燒結(jié)法生產(chǎn)的碳化硅具有高機(jī)械強(qiáng)度、高韌性、結(jié)構(gòu)顆粒細(xì)的優(yōu)點(diǎn)，但存在燒結(jié)溫度高，能耗大的缺點(diǎn)；熱壓燒結(jié)碳化硅因成本高、燒結(jié)設(shè)備技術(shù)要求高等缺點(diǎn)，目前只存在于實(shí)驗(yàn)室階段，并未真正商用。因此，有待就是結(jié)合反應(yīng)燒結(jié)、無法燒結(jié)的各自優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明出一種在反應(yīng)燒結(jié)法的溫度條件下，利用燒結(jié)添加助劑的作用，生產(chǎn)出與無壓燒結(jié)法所制造的碳化硅類似的超細(xì)結(jié)構(gòu)、高韌性碳化硅陶瓷材料的生產(chǎn)方法。

另外，現(xiàn)有此類陶瓷材料的制備方法，如中國(guó)專利文獻(xiàn)中披露的申請(qǐng)?zhí)?00410073163.9，公開日2005年8月17日，發(fā)明名稱“一種氮化硅/碳化硅多孔陶瓷的制備方法”；該方法包括配料、成型、燒結(jié)常規(guī)陶瓷材料制備工藝，其特征在于：以酚醛樹脂作為一種新的造孔劑和碳源，利用燒結(jié)過程中的碳熱還原反應(yīng)，原位生成納米SiC相；Si₃N₄：Al₂O₃：Y₂O₃：酚醛樹脂的質(zhì)量比為70～95％：1～5％：2～8％：5～28％；加入無水乙醇30～60％，混料12～24小時(shí)制成料漿，烘干制成干粉；將干燥后的陶瓷粉體依次經(jīng)過成型、裂解排膠、碳熱還原、燒結(jié)，制得40～70％的高氣孔率、70～160MPa的高強(qiáng)度、低成本的氮化硅/碳化硅多孔陶瓷。但上述陶瓷材料在制備方法上還有待進(jìn)一步改進(jìn)，才能制得顆粒更小，韌性更好的碳化硅陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述不足，本發(fā)明的目的是向本領(lǐng)域提供一種基于反應(yīng)燒結(jié)法制造超細(xì)高韌性碳化硅陶瓷材料的方法，使其解決現(xiàn)有同類碳化硅陶瓷材料制備方法設(shè)計(jì)欠佳，制得的碳化硅陶瓷材料顆粒大小和韌性有待進(jìn)一步提高的技術(shù)問題。其目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種基于反應(yīng)燒結(jié)法制造超細(xì)高韌性碳化硅陶瓷材料的方法，該生產(chǎn)方法的基本工藝流程為：配料混合→混合球磨→泥漿攪拌過濾→注塑成型→陰干→素?zé)撓灐鷻C(jī)械加工成各類形狀→氬氣氣氛下燒成→研磨加工→成品；其特征在于：