[发明专利]原位生长莫来石晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本公开提供了一种原位生长莫来石晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法，包括步骤：步骤一，将基体原料加入球磨罐中，再加入分散剂水溶液、球磨介质，进行一次磨球，再加入粘结剂溶液，继续二次球磨，得到浆料，其中，所述基体原料为碳化硅粉体、氢氧化铝粉体、金属氧化物粉体和氟化物粉体；步骤二，将步骤一得到的浆料干燥脱水，得到固体物；步骤三，将步骤二得到的固体物造粒，然后过筛；步骤四，将步骤三得到的筛下物利用模具干压成型，得到生坯；步骤五，将步骤四得到的生坯真空干燥；步骤六，将步骤五真空干燥后的生坯在1500℃‑1550℃下进行烧结，保温2h‑4h，其能得到具有原位生长莫来石晶须增强的碳化硅陶瓷基复合材料。

技术领域

本公开涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种原位生长莫来石晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷基复合材料作为一种结构材料，由于其自身优异耐高温性、耐腐蚀性、低密度、高强度、高硬度以及高模量，对航空航天领域具有十分重要的意义。目前，用于增强碳化硅陶瓷基体的增强体主要包括：颗粒、短切纤维、连续纤维以及晶须。其中，连续纤维与晶须在力学性能方面的增强效果最为显著。然而，连续纤维由于其编制结构的各向异性，会导致材料的抗压强度较低、编织层间剪切强度低以及较短的拉伸疲劳寿命等问题。相比之下，晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料由于其各向同性，可以有效的解决上述问题，具有巨大的发展潜力。

陶瓷基体中引入晶须增强体通常采用外加法例如，于2016年8月24公布的中国专利申请CN105884388A一种改性碳化硅晶须增强陶瓷材料及其制备方法”，其中为了将晶须分散在原料中，需要依次添加三氯化锑、尿素、硼酸酯，并分别进行不同时长与加热温度的搅拌。而在国外方面，对于晶须增强碳化硅基复合材料，晶须的引入通常也需依靠外加法实现。例如Lv等(Xinyuan Lv et al.Fabrication of SiC whisker-reinforced SiCceramic matrix composites based on 3D printing and chemical vaporinfiltration technology[J].Journal of the European Ceramic Society，2019，39(11):3380-3386.)首先将碳化硅晶须通过喷雾干燥进行造粒，然后利用粘合剂喷射成形技术将所得粉体预成型，最后通过化学气相渗透，实现碳化硅陶瓷基体与晶须增强体的复合。可见，通过外加法引入晶须不仅会增加制备工艺的复杂程度，同时也会对原料以及工艺设备提出了更加严格的要求，大大增加材料的生产成本。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种原位生长莫来石晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法，其能实现原位生长晶须以克服背景技术中采用外加法引入晶须的不足。

为了实现上述目的，在一些实施例中，本公开提供了一种原位生长莫来石晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法，包括步骤：步骤一，将基体原料加入球磨罐中，再加入分散剂水溶液、球磨介质，进行一次磨球，一次球磨之后再加入粘结剂溶液，继续二次球磨，得到浆料，其中，所述基体原料为碳化硅粉体、氢氧化铝粉体、金属氧化物粉体和氟化物粉体；步骤二，将步骤一得到的浆料干燥脱水，得到固体物；步骤三，将步骤二得到的固体物造粒，然后过筛；步骤四，将步骤三得到的筛下物利用模具干压成型，得到生坯；步骤五，将步骤四得到的生坯真空干燥；步骤六，将步骤五真空干燥后的生坯在1500℃-1550℃下进行烧结，保温2h-4h，其中，烧结温度越低，保温时间越长，得到具有原位生长莫来石晶须增强的碳化硅陶瓷基复合材料。

在一些实施例中，在步骤一中，碳化硅粉体的颗粒尺寸为100nm-1μm；氢氧化铝粉体的颗粒尺寸为100nm-1μm；金属氧化物粉体的颗粒尺寸为100nm-1μm；氟化物粉体的颗粒尺寸为100nm-1μm。