[发明专利]一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：该制备方法按照以下步骤进行：

步骤一：将硅粉、石墨粉、六方氮化硼粉和二硼化锆粉加入高能球磨机中，在氩气保护下进行球磨，得到纳米SiBCN-ZrB₂粉末；

步骤一所述硅粉、石墨粉、六方氮化硼粉的摩尔比为4：(5～7)：(1～3)，硅粉、石墨粉和六方氮化硼粉的总质量与二硼化锆粉的质量比为:1:(0.1～0.3)；

步骤二：将纳米SiBCN-ZrB₂粉末与短碳纤维混合后置于无水乙醇中超声分散15～30min，然后球磨处理，得到陶瓷浆料；

步骤三：将陶瓷浆料烘干，磨细后得到陶瓷粉体；

所述陶瓷粉体的粒径为45～74μm；

步骤四：将步骤三得到的陶瓷粉体进行放电等离子烧结，即完成。

2.根据权利要求1所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述球磨过程中，磨球直径为5～15mm，球料质量比为(15～25):1，球磨时间为35～45h，高能球磨机的主盘转速为275～375r/min，球磨罐相对转速为600～700r/min。

3.根据权利要求1或2所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述硅粉的粒径为15～25μm，纯度为99～99.9wt％；所述石墨粉的粒径为40～50μm，纯度为99～99.9wt％；所述六方氮化硼粉的粒径为40～50μm，纯度为99～99.9wt％；所述二硼化锆粉的粒径为40～50μm，纯度为99～99.9wt％。

4.根据权利要求3所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述纳米SiBCN-ZrB₂粉末与短碳纤维体积比为：20：(1～2)。

5.根据权利要求1、2或4所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述纳米SiBCN-ZrB₂粉末与无水乙醇的体积比为：1:(1～3)。

6.根据权利要求5所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述球磨处理的工艺为：球料质量比为(15～25):1，球磨时间为3～6h，转速为150～300r/min。

7.根据权利要求6所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述烘干的温度为75～85℃，烘干时间为7～17h。

8.根据权利要求7所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤四所述放电等离子烧结条件为：烧结温度为1900～2100℃，压力为35～45MPa，烧结气氛为氩气保护，烧结时间为5～10min。