[发明专利]一种低残硅尺寸和含量的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法

摘要

一种低残硅尺寸和含量的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法，以短碳纤维作为一种缓释碳源，添加碳化硼粉末促进素坯渗硅充分。通过添加质量分数68.2～33.2％的碳化硅粉末，6.8～41.8％的短碳纤维，15％的碳化硼粉末和10％的酚醛树脂为原料，依次进行纤维预处理，分级混料，双向加压压制成型，烘干固化，反应烧结；该方法工艺简便，通过特殊的碳源选择和一定的原料成分配比制备出残硅相尺寸小、含量低的高力学性能的反应烧结碳化硅复合陶瓷。

主权项

一种低残硅尺寸和含量的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一，纤维预处理，将短碳纤维置于无水酒精中超声振荡20min，以去除其表面有机胶，取出后用蒸馏水冲洗干净，烘干备用；步骤二，分级混料，将碳化硅粉末、处理后的短碳纤维、酚醛树脂、碳化硼粉末四种组分按照重量比(68.2‑33.2):(6.8‑41.8):10:15称量后，先将碳化硅和碳化硼粉末放入塑料球磨罐中，用酒精将酚醛树脂溶解均匀，酚醛树脂和酒精体积比为1:50；将搅拌均匀的酚醛树脂酒精溶液倒入塑料球磨罐中，添加玛瑙球，其中球料质量比为2:1，在300r/min的转速下球混2小时，紧接着加入预先处理好的短碳纤维，在100r/min的转速下继续球混5小时，把浆料在回转蒸发器中干燥，得到混合粉末；步骤三，双向加压压制成型，在180MPa的压强下将混合粉末压制成型，加压方式为双向加压；步骤四，烘干、固化，将压制好的素坯放置在烘干箱中，在40℃下保温3小时，然后升温至90℃，再保温3个小时，最后以每分钟1℃的升温速度升至150℃保温10小时；步骤五，反应烧结，在石墨坩埚底层加入石墨纸，然后均匀放置素坯和石墨纸质量总和2倍的硅颗粒，将固化好的素坯放置在硅颗粒上，将石墨坩埚放入真空碳管炉中开始抽真空，待炉体真空度降低到0.1Pa时开始加热，升温速度从室温到900℃时为5℃/min，900‑1380℃升温速度为10℃/min，当炉温达到1380℃的时候停止抽真空，1380‑1600℃升温速度为20℃/min,1600℃下保温20分钟；降温过程中，1600‑1300℃时降温速度为5℃/min,到达1300℃时随炉冷却至室温。