[发明专利]一种高强韧碳化硅陶瓷的低温制造方法

摘要

本发明公开了一种高强韧碳化硅陶瓷的低温制造方法，包括以下步骤：(一)首先制备具有“壳-核”复合结构的纳米粉体；(二)将所得混合粉体装入模具进行放电等离子烧结(SPS)烧结，步骤如下：(三)烧结的陶瓷片经双面抛光处理，得到高强韧的碳化硅陶瓷。本发明首先成功解决了Al2O3和Y2O3陶瓷粉末作为烧结助剂直接球磨难以按比例混合均匀的问题；其次，解决了SiC陶瓷在较低温度下烧结难以完全致密而在较高温度下烧结晶粒长大的问题；最终制备出Al2O3和Y2O3按比例均匀分散在块体中的SiC纳米陶瓷材料。所制备的SiC陶瓷致密度100％，晶粒尺寸细小，硬度在28±0.5GPa，韧性6±0.3MPa1/2。

主权项

一种高强韧碳化硅陶瓷的低温制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)首先制备具有“壳‑核”复合结构的纳米粉体，步骤如下：(1)将含铝离子的碱与钇离子的盐按Al∶Y＝3∶5的摩尔比例和添加剂溶于乙醇中，并加入分散剂，超声振荡至分散均匀，实现Al3+和Y3+等离子充分地分散并且使添加剂离子均匀地分散在悬浮液中；(2)然后在不断搅拌的条件下，向分散均匀的悬浊液中以1～5mL/min的速率滴加弱碱性溶液，以形成添加剂离子的沉淀，当pH值为8～9时停止滴加弱碱性溶液，继续搅拌，优选搅拌1～3h，以使得沉淀反应均匀充分；(3)再将得到的悬浊液经过滤、醇洗、烘干，得到Al2O3和Y2O3的纳米混合粉体，然后把该混合粉末与亚微米级的碳化硅粉末按比例在无水乙醇中进行一定时间的球磨，最后，把球磨后的混合粉末取出烘干，得到所需混合粉体；(二)将所得混合粉体装入模具进行放电等离子烧结(SPS)烧结，步骤如下：把所得混合粉体装入石墨模具中，然后放入SPS炉中进行分段加压烧结：首先，在30MPa的压力下，随炉升温到600℃，然后，以100℃/min的升温速度升温到1500℃，此时，升高压力到60MPa，并在1min内升温到1600℃；最后在该温度保温10分钟后停止加热并随炉冷却；(三)烧结的陶瓷片经双面抛光处理，得到高强韧的碳化硅陶瓷。