專利名稱：一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防彈陶瓷的制備方法，特別涉及一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法。
背景技術(shù)：
裝甲防護(hù)材料是各國軍事領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。近二十年來，陶瓷裝甲材料以其所具 有的低密度、高硬度、高強(qiáng)度以及高模量等優(yōu)點(diǎn)，并且在高溫下仍然具有較好的強(qiáng)度、硬度； 因此可以有效地抵抗破甲彈、穿甲彈以及其他的一些沖擊傷害，在防護(hù)材料領(lǐng)域得到了廣 泛應(yīng)用。其中反應(yīng)燒結(jié)碳化硅材料以其良好的凈尺寸性能，相對(duì)簡單的燒結(jié)工藝，成型復(fù)雜 形狀制品的能力，以及可以與熱壓碳化硅陶瓷相媲美的抗彈性能，越來越受到人們的重視。碳化硅是一種共價(jià)鍵很強(qiáng)的陶瓷材料，具有良好的機(jī)械性能和硬度，其防護(hù)系數(shù) 最高可以達(dá)到11左右，約為普通氧化鋁陶瓷防護(hù)系數(shù)的5倍。雖然還不能達(dá)到碳化硼陶瓷 接近14的防護(hù)系數(shù)，但相對(duì)碳化硼防彈陶瓷而言，其成本僅為碳化硼陶瓷的十分之一。即 碳化硅陶瓷既具有氧化鋁陶瓷的工業(yè)化前景，又具有可以媲美碳化硼陶瓷的抗彈性能。目前對(duì)陶瓷防彈材料的研究指出(Ceramic Armor materials bydesign, P611-621)，陶瓷材料的微觀組織偏差會(huì)導(dǎo)致防彈系數(shù)出現(xiàn)較大的分散度，因此通過調(diào)整工 藝降低微觀組織的偏差從而改善陶瓷材料的防護(hù)系數(shù)的分散程度，同時(shí)優(yōu)化陶瓷材料的防 彈性能，對(duì)碳化硅防彈陶瓷的應(yīng)用有著重要的意義。根據(jù)報(bào)道(曹連忠等，高防護(hù)系數(shù)SiC陶瓷制備技術(shù)研究，兵器材料科學(xué)與工 程，2008，Vol.31, No. 5)，國內(nèi)現(xiàn)有碳化硅防彈陶瓷的防護(hù)系數(shù)可以達(dá)到5. 6，反應(yīng)燒 結(jié)SiC的防護(hù)系數(shù)為2. 6，低于國外報(bào)道的5. 6 (詳見M. K. Aghajanian, B. N. Morgan, J. R.Singh,A newfamily of reaction bonded ceramics for armor application,ceramic transactions, 2002, vol. 134)。因此有必要對(duì)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅防彈陶瓷的制備方法進(jìn)行改 進(jìn)，以滿足我國對(duì)高性能裝甲陶瓷的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅防彈陶瓷的制 備方法，以碳化硅為基體，酚醛樹脂作為粘接劑和納米碳黑作為主要碳源，通過反應(yīng)燒結(jié)的 方法生成二次碳化硅，將原料中的碳化硅顆粒連接起來；采用了納米碳黑以提高反應(yīng)活性， 可以進(jìn)一步降低燒結(jié)溫度；反應(yīng)燒結(jié)過程中由納米碳黑生成的二次碳化硅連接一次碳化 硅，同時(shí)由于形成的細(xì)小二次碳化硅晶粒附著在一次碳化硅表面，改善了高速?zèng)_擊情況下 材料的表現(xiàn)；通過改進(jìn)粉料的混合工藝以及選擇合適的造粒過程，提高坯體的密度，改善材 料的組織均勻性，使得材料能夠獲得均一穩(wěn)定的組織，減小殘留硅的數(shù)量和尺寸，從而提高 了材料防護(hù)系數(shù)的穩(wěn)定性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法，包括以下步驟
步驟一按重量將40 50份的碳化硅粉末、8 12份的納米碳黑、3 10份酚醛 樹脂放入球磨機(jī)中濕混，所述碳化硅粉末粒徑為10 μ m 30 μ m，碳化硅純度大于98 %，所 述納米碳黑為N330碳黑，所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ； 步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 400 600ml的無水乙醇，并在40 80°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混 合粉料總質(zhì)量的3 10%，之后將混合粉末造粒，并過20 400目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為70 150MPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 100°C干燥 4h，100°C 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 6 0. 8倍 加入金屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3 % ；連同坩 堝一起放入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1450 1600°C后在真空下保溫，保溫0. 5 3小時(shí)；隨爐冷卻。本發(fā)明所獲得制品的碳化硅相的體積百分含量一般在80 90%，若小于80%，燒 結(jié)體中碳化硅含量過少，燒結(jié)材料的硬度較低，燒結(jié)體抗沖擊性能下降。對(duì)于金屬硅加入 量，一般占整個(gè)原料總質(zhì)量的30% 50%，優(yōu)選值在42% 45% ；若低于30%，可能出現(xiàn) 在滲硅過程中生坯氣孔填充不完全，造成制品性能降低；若超過50%，硅粉過多，會(huì)在制品 表面出現(xiàn)冷凝硅，不利于制品的表面性能及處理，并造成原料的浪費(fèi)。本發(fā)明通過反應(yīng)燒結(jié)的方法制備碳化硅防彈陶瓷，利用硅碳反應(yīng)降低燒結(jié)溫度， 得到近乎完全致密的燒結(jié)體；所制備的碳化硅基裝甲復(fù)合陶瓷材料具有密度低、硬度高、 強(qiáng)度高、彈性模量高的特點(diǎn)，燒結(jié)體的主要成分為一次碳化硅、二次碳化硅及殘硅。本發(fā)明 制備的反應(yīng)燒結(jié)碳化硅材料具有較好的組織均勻性，沒有大塊的二次碳化硅和殘留硅的團(tuán) 聚。本發(fā)明制備的復(fù)合陶瓷材料，密度高于3. 05g/cm3，維氏硬度大于2000HV，抗彎強(qiáng)度大 于200MPa，彈性模量大于380GPa，防護(hù)系數(shù)不低于9. 3。


圖1是實(shí)施例3的燒成品實(shí)物圖。圖2是實(shí)施例3進(jìn)行抗彈實(shí)驗(yàn)后的背板照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。實(shí)施例一本實(shí)施例包括以下步驟步驟一按重量將40份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、12份的酚醛樹脂放入球 磨機(jī)中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為d5(1為10 μ m，碳化硅純度99%，所述納米碳黑為N330 碳黑，所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量為83% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 400ml的無水乙醇，并在40°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的3%，之后將混合粉末造粒，并過20目篩，使粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為150MPa;步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 100°C干燥 4h，100°C 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 6倍加入金 屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放 入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速 度加熱至1500°C后在真空下 保溫，保溫3小時(shí)；隨爐冷卻。實(shí)施例二本實(shí)施例包括以下步驟步驟一按重量將50份的碳化硅粉末、8份的納米碳黑、3份酚醛樹脂放入球磨機(jī) 中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為30 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑， 所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量為88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 600ml的無水乙醇，并在80°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì) 量的10%，之后將混合粉末造粒，并過400目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為70MPa;步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 100°C干燥 4h，100°C 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 8倍加入金 屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放 入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1600°C后在真空下 保溫，保溫0. 5小時(shí)；隨爐冷卻。實(shí)施例三本實(shí)施例包括以下步驟步驟一按重量將42份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī) 中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑， 所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 500ml的無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì) 量的5%，之后將混合粉末造粒，并過180目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為SOMPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 7倍加入金 屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°c /min的升溫速度加熱至1450°C后在真空下 保溫，保溫1. 5小時(shí)；隨爐冷卻。實(shí)施例四本實(shí)施例包括以下步驟 步驟一按重量將44份的碳化硅粉末、8份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī) 中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑， 所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 500ml的無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì) 量的5%，之后將混合粉末造粒，并過180目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為IOOMPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 100°C干燥 4h，100°C 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 7倍加入金 屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放 入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1500°C后在真空下 保溫，保溫1. 5小時(shí)；隨爐冷卻。實(shí)施例五本實(shí)施例包括以下步驟步驟一按重量將40份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī) 中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑， 所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入 500ml的無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì) 量的5%，之后將混合粉末造粒，并過120目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成 型，試樣成型壓力為120MPa;步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C干燥 4h，80°C 100°C干燥 4h，100°C 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0. 7倍加入金 屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放 入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1500°C后在真空下 保溫，保溫1. 5小時(shí)；隨爐冷卻。結(jié)合以上五個(gè)實(shí)施例，得出本發(fā)明碳化硅基防彈陶瓷的密度及防護(hù)系數(shù)，詳見表1表1本發(fā)明碳化硅基防彈陶瓷的密度及防護(hù)系數(shù)
權(quán)利要求
一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將40～50份的碳化硅粉末、8～12份的納米碳黑、3～10份酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為10μm～30μm，碳化硅純度大于98％，所述納米碳黑為N330碳黑，所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83％～88％；步驟二將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入400～600ml的無水乙醇，并在40～80℃下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的3～10％，之后將混合粉末造粒，并過20～400目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試樣成型壓力為70～150MPa；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60℃干燥2h，60℃～80℃干燥4h，80℃～100℃干燥4h，100℃～140℃干燥8h；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.6～0.8倍加入金屬硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3％；連同坩堝一起放入高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0℃/min的升溫速度加熱至1450～1600℃后在真空下保溫，保溫0.5～3小時(shí)；隨爐冷卻。
2.一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將50份的碳化硅粉末、8份的納米碳黑、3份酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕 混，上述碳化硅粉末粒徑為30 μ m,碳化硅純度大于98 %，所述納米碳黑為N330碳黑，所述 酚醛樹脂為2130樹脂，固含量為88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入600ml 的無水乙醇，并在80°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的 10%，之后將混合粉末造粒，并過400目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試 樣成型壓力為70MPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C 干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.8倍加入金屬 硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入 高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1600°C后在真空下保 溫，保溫0.5小時(shí)；隨爐冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將40份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、12份的酚醛樹脂放入球磨機(jī) 中濕混，上述碳化硅粉末粒徑為d5(1為10 μ m，碳化硅純度99%，所述納米碳黑為N330碳黑， 所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量為83% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入400ml的 無水乙醇，并在40°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的3%， 之后將混合粉末造粒，并過20目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試 樣成型壓力為150MPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C 干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h;步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.6倍加入金屬 硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入 高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1500°C后在真空下保 溫，保溫3小時(shí)；隨爐冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將42份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕 混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑，所述 酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入500ml的 無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的5%， 之后將混合粉末造粒，并過180目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試 樣成型壓力為80MPa;步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C 干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.7倍加入金屬 硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入 高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1450°C后在真空下保 溫，保溫1.5小時(shí)；隨爐冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將44份的碳化硅粉末、8份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕 混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98%，所述納米碳黑為N330碳黑，所述 酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ；步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入500ml的 無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的5%， 之后將混合粉末造粒，并過180目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試 樣成型壓力為IOOMPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C 干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.7倍加入金屬 硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入 高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1500°C后在真空下保 溫，保溫1.5小時(shí)；隨爐冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一按重量將40份的碳化硅粉末、10份的納米碳黑、6份酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕 混，上述碳化硅粉末粒徑為14 μ m,碳化硅純度大于98 %，所述納米碳黑為N330碳黑，所述酚醛樹脂為2130樹脂，固含量在83% 88% ； 步驟二 將步驟一中混勻的粉末室溫下烘干后，根據(jù)粉料質(zhì)量每千克再加入500ml的 無水乙醇，并在60°C下攪拌烘干，直至粉料中的無水乙醇揮發(fā)至占混合粉料總質(zhì)量的5%， 之后將混合粉末造粒，并過120目篩，使其粒度均一；步驟三、根據(jù)所需制品形狀選擇模具，將上述粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，模壓成型，試 樣成型壓力為120MPa ；步驟四、將壓制好的生坯，放入烘箱干燥固化，工藝為室溫至60°C干燥2h，60°C 80°C 干燥 4h，80°C 1001干燥411，1001 140°C干燥 8h ；步驟五、將固化后的試樣，放置在石墨坩堝內(nèi)，坩堝內(nèi)按生坯質(zhì)量的0.7倍加入金屬 硅，所述金屬硅為粒徑為5mm的工業(yè)級(jí)硅粒，雜質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于3% ；連同坩堝一起放入 高溫真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障乱?0°C /min的升溫速度加熱至1500°C后在真空下保 溫，保溫1.5小時(shí)；隨爐冷卻。
全文摘要
一種碳化硅防彈陶瓷的制備方法，步驟一按碳化硅粉末、納米碳黑、酚醛樹脂放入球磨機(jī)中濕混；步驟二將混勻的粉末室溫下烘干后，再加入400～600ml/千克的無水乙醇，并攪拌烘干、造粒、過篩；步驟三將粉料均勻布在模具型腔內(nèi)，壓力為70～150MPa；步驟四將壓制好的生坯干燥固化；步驟五將固化后的試樣加入金屬硅燒結(jié)，氮?dú)鈿夥障录訜?、真空下保溫，隨爐冷卻；本發(fā)明制備的碳化硅防彈陶瓷，密度高于3.05g/cm3，維氏硬度大于2000HV，抗彎強(qiáng)度大于200MPa，彈性模量大于380GPa，防護(hù)系數(shù)不低于9.3。
文檔編號(hào)C04B35/622GK101967059SQ20101028723
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者嚴(yán)自力, 喬冠軍, 劉榮臻, 楊建鋒, 谷文煒, 馬天, 鮑崇高 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)