[发明专利]一种高纯致密碳化硅陶瓷材料及其固相烧结方法和应用

权利要求书

1.一种高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)以碳化硅粉、烧结助剂、液态有机树脂为原料，将原料混制、干燥并压制成型，制得生坯，将生坯保温、排胶处理；

2)将排胶后的生坯进行烧结，烧结过程中利用烧结温度与气压协同耦合，生坯先后经过真空烧结、常压烧结与加压烧结三级烧结处理，制得高纯致密碳化硅陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤1)中，碳化硅粉采用粒径为0.5～1μm的α-SiC粉，纯度大于99％；烧结助剂采用粒径为0.1～0.5μm的碳化硼晶态粉体，纯度大于99％；液态有机树脂为水溶性酚醛树脂。

3.根据权利要求2所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤1)中，以去离子水作为溶剂混制液态有机树脂，然后加入碳化硅粉、碳化硼晶态粉体，球磨混合12h以上，制得陶瓷粉混合浆料，将该陶瓷粉混合浆料干燥、过筛，制得生粉，生粉先在70～110MPa的压力下模压预压成型，再在180～250MPa的压力冷等静压最终成型，制得生坯。

4.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤1)中，生坯保温、排胶处理是在700～900℃保温3～5h，控制升温速率为1～2℃/min。

5.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤1)中，碳化硅粉占原料总质量的88％～92％，碳化硼占原料总质量的0.5％～1％，水溶性酚醛树脂占原料总质量的8％～12％。

6.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤2)中，三级烧结处理中真空烧结处理是在温度升至1500～1800℃之前控制气压小于100Pa，进行真空烧结。

7.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤2)中，三级烧结处理中常压烧结处理待温度到达1500～1800℃后，通入0.1MPa保护气体，随后升温2100～2200℃，保温1～2h，进行常压烧结。

8.根据权利要求1所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料的固相烧结方法，其特征在于，步骤2)中，三级烧结处理中加压烧结处理是在常压烧结处理后继续通入保护气体，将气压提升至0.5～1.0MPa，再保温1～2h，进行加压烧结。

9.采用权利要求1～8中任意一项所述的固相烧结方法制得的高纯致密碳化硅陶瓷材料，其特征在于，该高纯致密碳化硅陶瓷材料的晶粒直径在1～15μm之间，晶界纯净，致密度达到90％～97％，开气孔率为0.2％～0.7％，弯曲强度在450～510MPa之间。

10.权利要求9所述的高纯致密碳化硅陶瓷材料作为耐火材料的应用。