[发明专利]SiC基复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种SiC基复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）将混合原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌，得到混合浆料，所述混合原料由炭黑、石墨和α‑SiC陶瓷粉组成；（2）将步骤（1）所得的混合浆料干燥、粉碎，得到混合粉末；（3）将步骤（2）所得的混合粉末经模压成型，再等静压成型，最后固化交联，得到成型素坯；（4）对步骤（3）所得的成型素坯进行气相渗硅烧结，得到SiC基复相陶瓷。该制备方法操作简单、工艺要求低、成品率高，所制备的SiC基陶瓷具有均匀性好、致密度高、SiC含量高、残余硅含量低、热震性能好等优点。

技术领域

本发明属于复相陶瓷及其制备技术领域，尤其涉及一种SiC基复相陶瓷及其制备方法。

背景技术

碳化硅作为一种结构陶瓷，具有优良的物理化学性能如：高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、高热导率、低热膨胀率、优良的化学稳定性及抵抗大多数酸碱腐蚀的优良性能，因此被广泛应用于石油化工、机械制造、航空航天等领域，一直以来都是材料领域研究的重点和热点。

传统的SiC基陶瓷材料的制备方法主要为注浆成型与反应烧结工艺相结合，其中反应烧结工艺，又称渗硅工艺，该工艺具有工艺时间短、烧结温度低、无需加压、工艺成熟的优点，是目前工业上常用的SiC陶瓷制备工艺。但是注浆成型工艺存在成型周期长，干燥收缩大、素坯强度低、素坯密度分不均、成品率低以及尺寸精度低等缺点，不利于复杂样品的制备，且由于成型周期长导致注浆成型坯体具有明显的密度梯度，烧结时容易产生内用力而开裂，同时制备的素坯密度及碳含量较低，渗硅烧结后SiC陶瓷中游离Si含量高，由于Si与SiC二者膨胀系数的差异，抗热震性能不好。

另外，现有技术中也有少部分采用干压成型素坯与反应烧结工艺相结合制备SiC基陶瓷材料，但由于干压成型素坯均匀性差，气相渗硅烧结中，导致所制备的SiC基陶瓷材料内部组织的不均匀，不连续，C含量高的区域残余C，C含量低的地方残余游离Si，极大的影响样品性能。因为渗硅的目的是将原料中炭黑与硅反应生成β-SiC连续相将陶瓷粉烧结起来，而大量Si的存在影响了连续相的形成，此时由Si和β-SiC共同承担载荷，试样的弯曲强度较低。同时对于Si/SiC陶瓷材料，其弹性模量（E）具有加和性。若混料均匀，渗硅后材料中，残余Si含量较多，由于SiC的弹性模量（450GPa）大于Si的弹性模量（190GPa），因此样品弹性模量也会较小。

因此寻找一种操作简单、工艺要求低，成品率高，减少SiC陶瓷中Si的含量，提高SiC的含量，提高所制备的SiC陶瓷的热震性能的成型工艺工艺是当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、工艺要求低、成品率高的SiC基陶瓷的制备方法，所制备的SiC基陶瓷具有均匀性好、致密度高、SiC含量高、残余硅含量低、热震性能好的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种SiC基复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将混合原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌，得到混合浆料，所述混合原料由炭黑、石墨和α-SiC陶瓷粉组成；

（2）将步骤（1）所得的混合浆料干燥、粉碎，得到混合粉末；

（3）将步骤（2）所得的混合粉末经模压成型，再等静压成型，最后固化交联，得到成型素坯；

（4）对步骤（3）所得的成型素坯进行气相渗硅烧结，得到SiC基复相陶瓷。

上述的SiC基复相陶瓷的制备方法，优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和Dolapix CE64。

上述的SiC基复相陶瓷的制备方法，优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为炭黑的10%～65%，所述Dolapix CE64的质量为α-SiC陶瓷粉的0.2%～1%。