[发明专利]基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法

权利要求书

1. 一种基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，该生产方法的基本工艺流程为：配料混合→混合球磨→泥浆搅拌过滤→注塑成型→阴干→素烧脱蜡→机械加工成各类形状→氩气气氛下烧成→研磨加工→成品；其特征在于：

1）、先在0.1-1.20微米颗粒的碳化硅粉中，加入Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂组分烧结添加助剂、碳粉，经混料机充分搅拌混合，倒入预先溶解了液体石蜡的甲醇溶液中，再经混合球磨，制得泥浆；在该过程中，溶解有液体石蜡的甲醇溶液的配比为5：100～12：100；石蜡溶液、碳化硅粉、碳粉、Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂组分的配比为30：100：1：0.3～60：100：3：1.50；

2）、泥浆需放置在带搅拌器的不锈钢容器中12小时以上，

3）、泥浆在注塑成型机上注塑成型后，在最高温度低于25℃的阴凉处自然硬化；

4）、干燥后成型的素坯在真空预烧炉中进行素烧，并脱去粘接剂，温度为800-1200℃之间，真空度为0.40MPa以下，时间为0.5-4小时，即可得到达到中等强度的素坯；

5）、再次将素坯用机械方法加工成各种形状和尺寸要求的毛坯；

6）、后将该毛坯放入真空烧结炉中，在1600-1820℃温度条件下，将毛坯置于熔化的硅蒸汽中反应120-180分；氩气需要在整个烧结过程中稳定存在，且处于流动状态，其流量为1L～10L/min；即制成亚微米级超细高韧性的碳化硅陶瓷材料。

2. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（1）中，亦或先把液态石蜡溶解在有机溶剂里，再加入碳化硅粉、碳粉、Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂组分烧结添加助剂制成泥浆；石蜡溶液、碳化硅粉、碳粉、Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂组分烧结添加助剂的重量比为5:100:1:0.3～12：100：3：1.5。

3. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（1）中，Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂组分烧结添加助剂的Y₂O₃-AL₂O₃-SiO₂含量为全部物料总重量百分比的0.3%-1.5%。

4. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（1）中，液体石蜡的甲醇溶液中液体石蜡的含量为总混合配料重量百分比的0.3%-1.5%，甲醇的纯度为工业纯。

5. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（3）中，成型压力为0.5-1.50Mpa，温度为40-80℃，时间为1-5min，模具表面温度为20-50℃。

6. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（4）中，为了在素坯内制成连通的孔隙，需要对素坯进行预烧。

7. 根据权利要求1所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（6）中，毛坯分片排列在硅层中进行烧结，使之能完全地浸熔在硅蒸汽中；烧结采用真空、气氛结合，低温区真空升温；在高于1300℃后，采用氩气气氛保护烧结，烧结过程中需维持炉内压力为0.12Mpa以上。

8. 根据权利要求7所述的基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，其特征在于上述步骤（6）中，升温速率采用分步进行，1600℃之前升温速率为20℃/min，1600-1820℃段的升温速率为10℃/min；在最高温度1600-1820℃时保温120-180分钟。