[发明专利]碳化硼碳化硅复相陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硼碳化硅复相陶瓷，其特征在于：该碳化硼碳化硅复相陶瓷由碳化硼碳混合粉体预制体脱脂后通过合金熔渗反应烧结而成；按重量百分比计所述的碳化硼碳混合粉体预制体中包括碳化硼85%～98%，碳1.0%～14.0%以及预制成型使用量的有机连接剂；按重量百分比计所述的合金由硅12.5%～95%，铝5%～87.5%构成。

2.根据权利要求1 所述的一种碳化硼碳化硅复相陶瓷，其特征在于：碳化硼的颗粒度为2～100微米, 碳的颗粒度为微米级以下；作为优选，碳化硼包括50～100微米的碳化硼粉料70%～80%和2～10微米的碳化硼粉料10%～20%。

3.根据权利要求1 所述的一种碳化硼碳化硅复相陶瓷，其特征在于：碳选用无定形碳、石墨粉和纳米碳管中的一种或多种混合；作为优选，碳包括石墨粉2%～5%和活性碳粉2%～8%。

4.根据权利要求1 所述的一种碳化硼碳化硅复相陶瓷，其特征在于：有机连接剂选用酚醛树脂；作为优选，酚醛树脂的使用量为1%～3%。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硼碳化硅复相陶瓷，其特征在于：该碳化硼碳混合粉体还包括分散剂、润滑剂和增塑剂中的一种或多种，分散剂的使用量为0.1%～0.5%，润滑剂的使用量为0.1%～0.5%，增塑剂的使用量小于1%；作为优选，分散剂选用有机胺盐，润滑剂选用机油，增塑剂选用甘油；作为最优选，分散剂选用四甲基氢氧化铵。

6.一种合金熔渗反应烧结法制备权利要求1～5任意一项权利要求所述的碳化硼碳化硅复相陶瓷的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

 1）预制体制备

①将有机连接剂的饱和溶液置于球磨罐中，加入碳化硼粉料，再补充加入有机溶剂，机械搅拌1～3小时，然后加入碳粉和氧化铝磨球，球磨12～24小时，得到混合浆料；

②将混合浆料置于70～90℃烘箱内3～8小时，粉碎，造粒；

③将造粒后得到碳化硼碳混合粉体预制成形，得到碳化硼碳混合粉体预制体；

2）合金成分及熔炼

合金原料为金属硅和工业用铝锭，经由真空感应电炉熔炼或磁悬浮熔炼获得，凝固需通过快速冷却来实现，凝固得到的合金铸锭切成小块备用；

3）脱脂

将成形预制体置于脱脂炉中，以2～5℃/分钟速率升温至300～600℃间，保温30～90分钟，最后随炉冷却，完成预制体脱脂工艺；

4）合金熔渗反应烧结

将脱脂后的预制体整齐排列，每个预制体上部堆放有合金碎块；移动预制体至真空烧结炉中，以10～20℃/分钟速率快升温至1100～1300℃，则保温30～150分钟，最后随炉冷却。

7.根据权利要求6所述的碳化硼碳化硅复相陶瓷的方法，其特征在于：步骤4）中将预制体整齐排列在石墨板上，石墨板上先均匀敷设金属硅粉，置于真空烧结炉中，以5～10℃/分钟速率升温至1300～1600℃，保温60～120分钟，最后随炉冷却，使石墨板表层形成碳化硅层。

8.根据权利要求6所述的碳化硼碳化硅复相陶瓷的方法，其特征在于：预先测量预制体的致密度和空隙体积，步骤4）中每个预制体上部堆放与其空隙体积等体积的合金碎块。

9.根据权利要求6所述的碳化硼碳化硅复相陶瓷的方法，其特征在于：有机连接剂选用酚醛树脂，饱和溶液的有机溶剂和加入的有机溶剂采用乙醇。