[发明专利]一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法

说明书

本发明涉及一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法，采用流延法制备陶瓷薄膜，将干燥脱模后得到的陶瓷薄膜切割，交替叠片得到层状陶瓷预制体；对层状陶瓷预制体通过干压、低温热压、冷等静压后制备陶瓷素坯；进行高温热处理，使其具有相应的强度后再进行RMI制得层状SiC基抗冲击陶瓷。与现有技术相比，本发明采用RMI法低温制备的层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料拥有宏观和微观层状增韧增强的效果，实现了多尺度效应；同时采用流延法结合低温热压工艺可以有效的减小气孔率，减少缺陷，增强层间结合力，提高陶瓷素坯强度，具有良好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于陶瓷复合材料领域，涉及一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法，尤其涉及流延法和RMI相结合制备高强度、高韧性层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法，具体地说是一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法。

背景技术

低韧性是陶瓷材料的共同缺点之一，而层状陶瓷通过借鉴仿生学的结构设计在保证陶瓷材料较高强度的同时提高材料的韧性，形成一种能量耗散结构。层状陶瓷是通过两种不同的模量的材料接替叠层，实现模量匹配，进而提高材料韧性。模量较高的强层用于承载，模量较低的软层用于偏转裂纹吸收能量。因此，层状陶瓷的结构设计可以在保证其一定强度的同时提高材料的性能，防止材料发生灾难性的脆性断裂及在接受高速冲击时发生粉碎性破坏。

目前，层状陶瓷的制备过程主要包括预制基片及终烧结过程。预制基片主要包括流延法、涂覆法、干粉叠层法；SiC体系(SiC/ZrB2、SiC/TiC、SiC/BN、SiC/C)的层状陶瓷烧结方式主要包括热压烧结、放电等离子烧结等。其中热压烧结需要在1900℃以上、一定压力下制备；放电等离子烧结对设备要求较高，以上两种方式的制备成本较高且制备的样品尺寸有限，不适于工业化生产。故需要一种低成本、适于工业化生产的SiC基层状陶的瓷制备工艺。

反应熔融渗硅法(RMI)是一种低温制备SiC陶瓷的常用方法，其制备制备温度低(1450℃-1650℃)，成本低，工艺简单、、适于工业化生产。目前已经广泛用于制备碳陶刹车盘、抗冲击块体陶瓷等。专利号为CN1887794A的专利文献公开了利用原位反应法制备SiC/Si或SiC/BN层状陶瓷，首先它是将纸制品剪裁成一定的尺寸规格，在酚醛树脂中浸泡取出、晾干叠层、静压后，再烘干等预成型工序，然后进行炭化、渗硅、排硅后制得SiC基层状复合陶瓷。但由于受到原料纸张、工艺的限制，制备的基片厚度受到限制，结构可设计性差，所制备的层状陶瓷种类有限，且制备的材料残余缺陷太多导致材料的强度、韧性等性能不高，不适合工业化生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法。

技术方案

一种RMI法低温制备层状SiC基抗冲击复合陶瓷材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、流延薄片的制备：采用流延法制备陶瓷薄膜，并干燥脱模；所述陶瓷薄膜的组份为：35-50份的粉体，5-15份碳，40-55份溶剂，2-5份分散剂，5-10份的粘结剂，2-5份的增塑剂；

所述粉体为SiC粉体、TiC粉体、B₄C粉体、Si₃N₄粉体或Si粉体；

所述溶剂为甲乙酮和乙醇的混合液，甲乙酮和乙醇按体积比为1:1-2:1混合；

所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；

所述增塑剂为丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯的混合液，丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯按体积比1:2-1:1混合；

步骤2、层状预制体的制备：