[發明專利]一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510042588.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104651699A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 夏云
• 申請（專利權）人: 安徽省和翰光電科技有限公司
• 主分類號: C22C29/02
• 分類號: C22C29/02;C22C1/05
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法，屬于陶瓷生產技術領域。

背景技術

碳化硅陶瓷具有高強度、高硬度、耐磨、耐熱、幾乎耐所有化學物品腐蝕等特性，還具有優越的高溫力學、熱學性能、抗輻射性能和抗氧化性能。但碳化硅陶瓷還存在脆性、韌性不夠的缺點，限制了碳化硅陶瓷在航空航天、核工業、大型石油化工等領域的應用。因此復合陶瓷基材料是提高碳化硅陶瓷性能的有效途徑。本發明添加的不銹鋼粉末和鈦粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能、強度和韌性，并且提高了材料的相對密度，提高燒結性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法。

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：

????一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法，由下列重量份的原料制成：碳化硅60-70、不銹鋼粉末9-12、鈦粉7-9、淀粉2-4、粉煤灰3-5、鈦酸酯偶聯劑1-2、無水乙醇10-15、高耐磨碳黑3-4、硬脂酸鈣1-2、液體石蠟1-3、燒結助劑2-4、去離子水80-100；

所述燒結助劑是由下列重量份的原料制成：氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2-3、磷酸三甲酚酯1-2、純化水3-5；制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。

本發明所述一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入鈦酸酯偶聯劑攪拌均勻后過200-300目篩，再轉移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；

（2）將除燒結助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至50-70°C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟（1）中的顆粒上，干燥后與燒結助劑混合均勻；

（3）將步驟（2）得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫燒結爐中在氬氣的保護下進行燒結，燒結溫度為1750-1900°C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450°C，隨爐冷卻即得。

本發明的優點是：本發明添加的不銹鋼粉末和鈦粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能、強度和韌性，并且提高了材料的相對密度，提高燒結性能，擴大了陶瓷的應用范圍，本發明方法原料易得，周期短，降低了燒結溫度，成本降低，節約了資源。

具體實施方案

下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。

?????一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳化硅70、不銹鋼粉末10、鈦粉9、淀粉4、粉煤灰3、鈦酸酯偶聯劑2、無水乙醇15、高耐磨碳黑4、硬脂酸鈣2、液體石蠟2、燒結助劑3、去離子水95；

所述燒結助劑是由下列重量份（公斤）的原料制成：氧化鋁5、氧化釔2、氯化銨2、硝酸銥6、碳納米顆粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液體石蠟3、硅烷偶聯劑KH-5501、人造金剛石粉末3、醋酸乙烯樹脂2、磷酸三甲酚酯1、純化水5；制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。

本發明所述一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨5小時后加入鈦酸酯偶聯劑攪拌均勻后過300目篩，再轉移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；

（2）將除燒結助劑之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至70°C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟（1）中的顆粒上，干燥后與燒結助劑混合均勻；