[發明專利]一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201510042651.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104671792A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 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: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/63
• 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

????本發明涉及一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷生產技術領域。

背景技術

????陶瓷材料的分子排列和化學鍵性質，決定了陶瓷材料中的晶粒位錯密度低、

滑移系統少、裂紋的成核和生長的能量小，從而決定了陶瓷材料的脆性本質。脆性和低可靠性嚴重限制了陶瓷材料的應用范圍。只有改善陶瓷的斷裂韌性，實現材料強韌化，提高其可靠性和使用壽命，才能使陶瓷材料真正得到廣泛應用，因此，陶瓷增韌技術一直是陶瓷研究的熱點。增韌的本質就是要在材料中引進吸收斷裂能量的機制，降低裂紋擴展的動力，增加裂紋擴展的阻力。目前所采用的增韌手段均是設法增加斷裂過程中消耗的能量，同時增加斷裂面的粗糙度。本發明通過添加納米氧化鋯和金屬粉改善陶瓷晶粒的形狀、品界特性，消耗斷裂能，從而提高韌性起到了很好的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法。

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：

一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-80、不銹鋼粉末8-13、鈦粉2-4、納米氧化鋯4-8、聚乙烯醇1-3、鈹粉3-6、聚磷酸銨1-2、硅烷偶聯劑KH-5801-2、石墨3-4、木質素磺酸鈉2-3、燒結助劑2-3、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。

本發明所述一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鈹粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入硅烷偶聯劑KH-580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增加了陶瓷的燒結致密度，降低了燒結溫度，節約了資源，添加納米氧化鋯和金屬粉改善陶瓷晶粒的形狀、品界特性，消耗斷裂能，從而提高了陶瓷韌性。

具體實施方案

下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。

?一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳化硅76、不銹鋼粉末9、鈦粉3、納米氧化鋯7、聚乙烯醇3、鈹粉5、聚磷酸銨2、硅烷偶聯劑KH-5802、石墨3、木質素磺酸鈉2、燒結助劑3、去離子水86；

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。

本發明所述一種高韌性碳化硅陶瓷及其制備方法，由以下具體步驟制成：

（1）將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鈹粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨5小時后加入硅烷偶聯劑KH-580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；