[发明专利]一种高强韧陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高强韧陶瓷复合材料制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：按照配比称取原料，外加去离子水混合制成浆料，所述原料包括以下重量百分比的各组分：

基体由陶瓷基粉体和单质Si粉组成，陶瓷基粉体占比为50-90wt%，单质Si粉占比为10-50wt%；

粘接剂添加量为基体总量的0.5-5wt%，

分散剂添加量为基体总量的0.1-1wt%；

外加去离子水的添加量为基体与粘接剂、分散剂总量的50-200 wt %；

所述陶瓷基粉体包括B₄C、Si₃N₄或Al₂O₃粉体材料中的一种或几种；

（2）成型：采用步骤（1）的浆料成型制坯，得到素坯；

（3）原位氮化：将步骤（2）所得素坯，进行氮化处理，得到多孔β- Si₃N₄/陶瓷复合坯体；

所述氮化温度为1200-1500℃，氮化时间2-100小时；

（4）改性处理：将步骤（3）所获得的多孔β- Si₃N₄/陶瓷复合坯体浸入偶联剂溶液改性处理后，干燥，得到改性多孔复合坯体；

（5）渗碳处理：将步骤（4）所得改性多孔复合坯体浸入液态有机碳源浸渗，得到渗碳坯体；

所述液态有机碳源，包括酚醛树脂、沥青或木质素磺酸铵溶液；

（6）高温碳化：将步骤（5）所得渗碳坯体高温碳化处理，得到多孔碳化坯体；

（7）高温熔渗：将步骤（6）所得多孔碳化坯体高温熔渗Si，反应完全后冷却，得到陶瓷复合材料；

所述高温熔渗Si，采用单质Si和Si质合金中的一种或两种；

所述单质Si或Si质合金是将单质Si和/或Si质合金粉与少量BN粉、少量C粉以及粘接剂混合，干压得到的片状耗材；

或将单质Si和/或Si质合金粉与少量BN粉、少量C粉的混合粉体铺洒在陶瓷胚体表面。

2.根据权利要求1所述的高强韧陶瓷复合材料制备方法，其特征在于：

步骤（1）中的混料制浆工艺采用球磨、搅拌、砂磨或乳化工艺；

陶瓷基粉体中位粒径介于2-300μm；

单质Si粉的中位粒径介于1-150μm；

所述粘接剂采用糊精、聚乙烯醇、甲基纤维素中的一种以上；

所述分散剂采用四甲基氢氧化铵、聚乙烯醇缩丁醛、氨水、正辛醇中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的陶瓷复合材料制备方法，其特征在于：步骤（2）的成型工艺，采用干压、3D打印、注浆、注塑、注射或凝胶注模成型。

4.根据权利要求1所述的高强韧陶瓷复合材料制备方法，其特征在于：步骤（4）中的偶联剂溶液为偶联剂的水溶液、乙醇溶液或丙酮溶液，偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的高强韧陶瓷复合材料制备方法，其特征在于：步骤（6）中，碳化的温度范围在600-1000℃，碳化保温时间1-10小时。

6.根据权利要求1所述的高强韧陶瓷复合材料制备方法，其特征在于：步骤（7）中，高温熔 渗Si的熔渗温度1450-1800℃，保温1-5小时。

7.一种高强韧陶瓷复合材料，由权利要求1-6任一项所述的高强韧陶瓷复合材料制备方法制备得到。