[發明專利]一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法

有效

• 申請號: 201710759549.2
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107573074B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 成來飛;孫孟勇;范尚武;白鈺航;李明星
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法，采用流延法制備陶瓷薄膜，將干燥脫模后得到的陶瓷薄膜切割，交替疊片得到層狀陶瓷預制體；對層狀陶瓷預制體通過干壓、低溫熱壓、冷等靜壓后制備陶瓷素坯；進行高溫熱處理，使其具有相應的強度后再進行RMI制得層狀SiC基抗沖擊陶瓷。與現有技術相比，本發明采用RMI法低溫制備的層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料擁有宏觀和微觀層狀增韌增強的效果，實現了多尺度效應；同時采用流延法結合低溫熱壓工藝可以有效的減小氣孔率，減少缺陷，增強層間結合力，提高陶瓷素坯強度，具有良好的推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于陶瓷復合材料領域，涉及一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法，尤其涉及流延法和RMI相結合制備高強度、高韌性層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法，具體地說是一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法。

背景技術

低韌性是陶瓷材料的共同缺點之一，而層狀陶瓷通過借鑒仿生學的結構設計在保證陶瓷材料較高強度的同時提高材料的韌性，形成一種能量耗散結構。層狀陶瓷是通過兩種不同的模量的材料接替疊層，實現模量匹配，進而提高材料韌性。模量較高的強層用于承載，模量較低的軟層用于偏轉裂紋吸收能量。因此，層狀陶瓷的結構設計可以在保證其一定強度的同時提高材料的性能，防止材料發生災難性的脆性斷裂及在接受高速沖擊時發生粉碎性破壞。

目前，層狀陶瓷的制備過程主要包括預制基片及終燒結過程。預制基片主要包括流延法、涂覆法、干粉疊層法；SiC體系(SiC/ZrB2、SiC/TiC、SiC/BN、SiC/C)的層狀陶瓷燒結方式主要包括熱壓燒結、放電等離子燒結等。其中熱壓燒結需要在1900℃以上、一定壓力下制備；放電等離子燒結對設備要求較高，以上兩種方式的制備成本較高且制備的樣品尺寸有限，不適于工業化生產。故需要一種低成本、適于工業化生產的SiC基層狀陶的瓷制備工藝。

反應熔融滲硅法(RMI)是一種低溫制備SiC陶瓷的常用方法，其制備制備溫度低(1450℃-1650℃)，成本低，工藝簡單、、適于工業化生產。目前已經廣泛用于制備碳陶剎車盤、抗沖擊塊體陶瓷等。專利號為CN1887794A的專利文獻公開了利用原位反應法制備SiC/Si或SiC/BN層狀陶瓷，首先它是將紙制品剪裁成一定的尺寸規格，在酚醛樹脂中浸泡取出、晾干疊層、靜壓后，再烘干等預成型工序，然后進行炭化、滲硅、排硅后制得SiC基層狀復合陶瓷。但由于受到原料紙張、工藝的限制，制備的基片厚度受到限制，結構可設計性差，所制備的層狀陶瓷種類有限，且制備的材料殘余缺陷太多導致材料的強度、韌性等性能不高，不適合工業化生產。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法。

技術方案

一種RMI法低溫制備層狀SiC基抗沖擊復合陶瓷材料的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、流延薄片的制備：采用流延法制備陶瓷薄膜，并干燥脫模；所述陶瓷薄膜的組份為：35-50份的粉體，5-15份碳，40-55份溶劑，2-5份分散劑，5-10份的粘結劑，2-5份的增塑劑；

所述粉體為SiC粉體、TiC粉體、B₄C粉體、Si₃N₄粉體或Si粉體；

所述溶劑為甲乙酮和乙醇的混合液，甲乙酮和乙醇按體積比為1:1-2:1混合；

所述粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛；

所述增塑劑為丙三醇和鄰苯二甲酸二辛酯的混合液，丙三醇和鄰苯二甲酸二辛酯按體積比1:2-1:1混合；

步驟2、層狀預制體的制備：