一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅陶瓷是一種高性能的結(jié)構(gòu)材料，具有許多優(yōu)良特性，如機(jī)械強(qiáng)度高、彈性模量大、硬度高、耐磨損性能好、耐高溫、抗熱震性能好、抗氧化性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性能好、熱導(dǎo)率大、耐化學(xué)腐蝕性能好等。碳化硅陶瓷已被廣泛用于機(jī)械、電子、冶金、石油化工等領(lǐng)域及國(guó)防工業(yè)，并被國(guó)際上確認(rèn)為自金屬、氧化鋁、硬質(zhì)合金以來的第四種基本材料。雖然碳化硅陶瓷具有許多性能，但其室溫強(qiáng)度低、韌性不夠、成型比較困難，這也限制了它的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是能源、空間技術(shù)、汽車工業(yè)等的發(fā)展，對(duì)材料的要求越來越苛刻，迫切需要開發(fā)出各種綜合性能好的結(jié)構(gòu)材料。因此只有采用各種強(qiáng)化增韌手段制備出碳化硅基復(fù)合陶瓷，提高其強(qiáng)度和韌性，才能更好地滿足碳化硅陶瓷在空間技術(shù)、國(guó)防工業(yè)等尖端領(lǐng)域應(yīng)用的要求。本發(fā)明采用金屬復(fù)合碳化硅陶瓷基材料的斷裂韌性、抗蠕變性、耐磨性、硬度及高溫性能等都有不同程度的提高，滿足了各領(lǐng)域?qū)τ谔蓟杼沾傻男阅芤蟆?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實(shí)施:
一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不銹鋼粉末9-14、鈦粉6-9、釔鋁石榴石粉4-5、錳粉3-5、氧化鑭3_5、硅烷偶聯(lián)劑KH-7911-2、三硬脂酸甘油酯1-2、酚醛樹脂2-3、燒結(jié)助劑2-4、硬脂酰胺1-3、去離子水80-100 ;
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸依5_7、碳納米顆粒4_6、粘土粉4_5、二甲基娃油1-2、液體石錯(cuò)2_4、娃燒偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，2-3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆颍瑢⑺玫奈锪陷斎雵婌F造粒塔中制成顆粒即可。
[0005]本發(fā)明所述一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、氧化鑭、釔鋁石榴石粉、三硬脂酸甘油酯和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-791攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至50-70° C時(shí)保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時(shí)后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明制備的金屬結(jié)合碳化硅復(fù)合基陶瓷斷裂韌性、抗蠕變性、耐磨性、硬度及高溫性能等都有明顯的提高，并且操作簡(jiǎn)單、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)用性廣，值得推廣。
[0007]具體實(shí)施方案
下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅78、不銹鋼粉末13、鈦粉7、釔鋁石榴石粉5、錳粉4、氧化鑭4、硅烷偶聯(lián)劑KH-7912、三硬脂酸甘油酯2、酚醛樹脂3、燒結(jié)助劑3、硬脂酰胺2、去離子水95 ;
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鋁5、氧化釔2、氯化銨2、硝酸銥6、碳納米顆粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液體石蠟3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501、人造金剛石粉末3、醋酸乙烯樹脂2、磷酸三甲酚酯1、純化水5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆?，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0009]本發(fā)明所述一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、氧化鑭、釔鋁石榴石粉、三硬脂酸甘油酯和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨4小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-791攪拌均勻后過300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至60° C時(shí)保溫30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用ISOMPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1900° C，保溫4小時(shí)后緩慢降溫到1450。C，隨爐冷卻即得。
[0010]本實(shí)施例中陶瓷的性能指標(biāo)結(jié)果如下:
耐堿性實(shí)驗(yàn):不溶于任何強(qiáng)堿；
耐酸性試驗(yàn):不溶于任何強(qiáng)酸；
硬度(GPa):32.3 ；
彈性模量(GPa):350 ；
抗折強(qiáng)度(MPa):160 ；
斷裂韌性(Mpa/m1/2):4.12 ；
熱膨脹系數(shù)(10_5/K):1.9 ；
熱傳導(dǎo)率(W/mK):97.5。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不銹鋼粉末9-14、鈦粉6-9、釔鋁石榴石粉4_5、錳粉3_5、氧化鑭3_5、硅烷偶聯(lián)劑KH-7911-2、三硬脂酸甘油酯1-2、酚醛樹脂2-3、燒結(jié)助劑2-4、硬脂酰胺1-3、去離子水80-100 ； 所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸依5_7、碳納米顆粒4_6、粘土粉4_5、二甲基娃油1-2、液體石錯(cuò)2_4、娃燒偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，2-3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆?，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將碳化硅、不銹鋼粉末、氧化鑭、釔鋁石榴石粉、三硬脂酸甘油酯和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-791攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用； (2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至50-70° C時(shí)保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時(shí)后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬結(jié)合碳化硅陶瓷及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-80、不銹鋼粉末9-14、鈦粉6-9、釔鋁石榴石粉4-5、錳粉3-5、氧化鑭3-5、硅烷偶聯(lián)劑KH-7911-2、三硬脂酸甘油酯1-2、酚醛樹脂2-3、燒結(jié)助劑2-4、硬脂酰胺1-3、去離子水80-100；本發(fā)明制備的金屬結(jié)合碳化硅復(fù)合基陶瓷斷裂韌性、抗蠕變性、耐磨性、硬度及高溫性能等都有明顯的提高，并且操作簡(jiǎn)單、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)用性廣，值得推廣。
【IPC分類】C22C1-05, C22C29-02
【公開號(hào)】CN104878235
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510184643
【發(fā)明人】張波
【申請(qǐng)人】鳳陽徽亨商貿(mào)有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日