[发明专利]复合陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种复合陶瓷材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：碳化硅90-120份，碳纤维10-20份，硅粉10-25份，炭黑5-8份，其中，所述碳化硅由重量比为(5-20):1的微米级碳化硅与亚微米级碳化硅组成。

2.根据权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述微米级碳化硅与亚微米级碳化硅的重量比为(16-20):1。

3.根据权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述微米级碳化硅的粒径为D50＝70-90um，纯度大于99.5％；所述亚微米级碳化硅的粒径为D50＝0.3-0.8um，纯度大于99.9％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述碳纤维为石墨短纤纤维，长度为1-2mm，含碳量不低于99.9％。

5.根据权利要求1-3任一项所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述硅粉为亚微米硅粉，粒径为D50＝0.3-0.8um，纯度大于99.99％。

6.权利要求1-5任一项所述的复合陶瓷材料的制备方法，采用凝胶注模成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

将所述碳化硅、碳纤维、硅粉、炭黑混合得混合粉体，加入质量浓度1-2％的乙醇溶液，搅拌分散，再加入有机单体、交联剂和分散剂，搅拌5-15min，所得浆料除水干燥后，造粒成型，得粗坯，其中，所述混合粉体、有机单体、交联剂、分散剂和乙醇溶液的重量比为(12-18)：0.1：0.01：0.1：(100-105)；

将所述粗坯送至真空氮化炉，工艺参数为：升温至1390-1400℃保温5-7小时，然后以流量比1:(3-5)开启氮气和氩气，并调节真空泵维持温度为1390-1400℃，反应3-5小时；

反应结束后降温出炉，即得所述复合陶瓷材料。

7.根据权利要求6所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述工艺参数为：

先于温度350-450℃，压力-900-20KPa条件下，保温0.5-1.5小时；

升温至1390-1400℃保温5-7小时，然后以流量比1:(3-5)开启氮气和氩气，并调节真空泵维持温度为1390-1400℃，反应3-5小时；

再升温至1450-1550℃，并依次关闭氩气和真空泵，调节氮气流量增大压力至1-3个标准大气压，反应3-5小时，然后关闭氮气，再于温度1600-1700℃，压力90-110KPa条件下，保温0.5-1.5小时。

8.根据权利要求6所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述造粒成型的方法为：将除水干燥后的浆料进行造粒，然后放入压坯机，先用0.5-1.5吨的压力压制，压力释放至零后，再用90-110吨的压力再次压制成型。

9.根据权利要求6-8任一项所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述搅拌分散的方法为以400-600rpm/min的转速搅拌0.5-1.5小时。

10.根据权利要求6-8任一项所述的复合陶瓷材料，其特征在于，所述除水干燥的方法为真空烘干至含水量为2-5％。