[發(fā)明專利]一種含界面相的陶瓷基復合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910721653.1
• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN110282993B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉汝強;楊川;李宗樂
• 申請（專利權(quán)）人: 山東道普安制動材料有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/584;C04B35/622;C04B35/628;C04B35/565;C04B35/563;C04B41/87
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發(fā)明提供一種含界面相的陶瓷基復合材料的制備方法。本發(fā)明首先制備涂層漿料，采用真空浸漬法制備涂層/增強體復合物；然后制備陶瓷粉體漿料，將涂層/增強體復合物于陶瓷粉體漿料中真空壓力浸漬，經(jīng)固化、高溫燒結(jié)制備陶瓷基復合材料；然后經(jīng)空氣中熱處理，于界面前驅(qū)體漿料中真空壓力浸漬，最后經(jīng)燒結(jié)制備得到含界面相的陶瓷基復合材料。本發(fā)明制備方法簡單，反應條件易于實現(xiàn)，成本較低；本發(fā)明方法避免了界面材料以及增強體的破壞，防止增強體與基體陶瓷材料在高溫下發(fā)生反應生成強界面，大幅提高了陶瓷基復合材料的韌性等力學性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含界面相的陶瓷基復合材料的制備方法，屬于陶瓷基復合材料界面制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

陶瓷材料具有高強度、高硬度、抗氧化等一系列優(yōu)點，但由于原子間結(jié)合鍵和原子空間排列結(jié)構(gòu)，造成其具有脆性大、抗熱震性差，對裂紋、氣孔和夾雜物等細微裂紋敏感等缺點，限制了其在航空、航天、汽車等領(lǐng)域的應用；而陶瓷基復合材料克服了純陶瓷的缺點，繼承其優(yōu)點，被廣泛應用于航空、航天等領(lǐng)域。目前陶瓷基復合材料增韌方式的研究重點主要集中于纖維增韌、晶須增韌、顆粒增韌等方式。對于陶瓷復合材料而言，增強體與基體的界面是控制其力學性能的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中已有采用化學氣相滲透法、浸漬法等制備界面相或含有界面相的陶瓷基復合材料。采用化學氣相滲透法制備界面過程中，若預制體內(nèi)部為多級孔隙，則有利于反應氣體的擴散，可在預制體內(nèi)部形成均勻的界面涂層，但當預制體內(nèi)部為單級孔隙且內(nèi)部孔隙尺寸較小時，則不利于反應氣體的擴散，造成預制體內(nèi)部形成的界面厚度不均勻；并且會存在沉積物堵塞孔隙、從而使反應氣體難以進入其它孔隙的弊端。例如中國專利文獻CN104926346A公開了一種含界面相的氧化鋁纖維織物增強碳化硅陶瓷，其是以氧化鋁纖維織物作為增強體，以碳化硅陶瓷作為基體，且增強體和基體之間形成有犧牲碳界面相；制備工藝如下：先將氧化鋁纖維織物置于馬弗爐中進行高溫氧化，利用化學氣相沉積工藝在纖維織物表面沉積裂解碳涂層；配制先驅(qū)體溶液，以其真空浸漬纖維織物，經(jīng)低溫交聯(lián)和高溫陶瓷化后完成一次致密化及多次反復的致密化，最后通過高溫熱處理犧牲裂解碳界面相，制得最終產(chǎn)品。該發(fā)明所得產(chǎn)物具有較好的力學性能，但使用到化學氣相滲透工藝及丙烯作為碳源，存在成本較高、反應條件苛刻、對設備要求高等缺陷，并且同樣存在上述化學氣相滲透法所帶來的界面厚度不均勻、孔隙堵塞的弊端。中國專利文獻CN108947587A公開了一種氮化硼界面的制備方法，步驟如下：將預制體真空浸漬硼酸乙醇溶液，經(jīng)高溫脫水、氮化處理、高溫熱處理得到氮化硼界面。該發(fā)明制備方法能夠得到厚度均勻、連續(xù)并且質(zhì)量穩(wěn)定的氮化硼界面，但在高溫脫水、氮化處理過程中，所得氮化硼界面存在微孔，在后續(xù)致密化過程中，微孔中易引入基體相，不利于制備弱界面。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種含界面相的陶瓷基復合材料的制備方法。本發(fā)明制備方法簡單，反應條件易于實現(xiàn)，成本較低；本發(fā)明方法避免了界面材料以及增強體的破壞，防止了增強體與基體陶瓷材料在高溫下發(fā)生反應生成強界面，大幅提高了陶瓷基復合材料的韌性等力學性能。

術(shù)語說明：

室溫：指25℃±5℃。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種含界面相的陶瓷基復合材料的制備方法，包括步驟：

(1)將涂層原料和溶劑a混合分散均勻，得涂層漿料；將增強體于涂層漿料中進行真空浸漬，然后經(jīng)烘干或烘干固化得到涂層/增強體復合物；所述涂層原料為聚乙烯醇、石墨或樹脂中的一種或兩種以上的組合；

(2)將陶瓷粉體、燒結(jié)助劑和溶劑b經(jīng)球磨混合均勻后得到陶瓷粉體漿料；

(3)將涂層/增強體復合物于陶瓷粉體漿料中真空壓力浸漬，然后進行固化、高溫燒結(jié)；此步驟重復3-4次，制得陶瓷基復合材料；

(4)將陶瓷基復合材料于空氣中進行熱處理，然后于界面前驅(qū)體漿料中真空壓力浸漬，最后經(jīng)燒結(jié)，制備得到含界面相的陶瓷基復合材料。