[发明专利]陶瓷部件及其形成方法

说明书

一种坯体，其包含：具有碳化硅的第一相；包括金属氧化物的第二相，所述第二相是定位在所述第一相的晶界处的离散晶间相，并且所述坯体的平均强度为至少700MPa。

技术领域

以下涉及一种包含碳化硅的坯体、用于形成这种坯体的粉末材料混合物、以及形成这种坯体的方法。

背景技术

包含掺入碳化硅的某些陶瓷复合体的各种复合材料是可商购的。碳化硅基陶瓷材料由于其耐火性能和/或机械性能已经在许多应用中被利用。在可获得的碳化硅基陶瓷的类型中，基于特定的成形工艺存在各种类型，包含例如，烧结碳化硅、热压碳化硅和再结晶碳化硅。各种类型的碳化硅体中的每一种都可以具有不同的特征。例如，烧结碳化硅(如)可以是非常致密的材料，但通常昂贵且制造复杂。另一方面，更具成本效益但相对多孔的碳化硅材料，如氮化物键合的碳化硅(已知为如NBSC和NSIC等缩写词)已在耐火材料应用中得到实际应用。这种耐火材料部件包含在烧制操作期间与固持或支撑工件结合使用的炉或窑具，以及耐火衬里材料。氮化物键合的碳化硅倾向于是相对多孔的材料，通常具有约10vol％到约15vol％的孔隙率。这些部件由含有碳化硅和硅的生坯制成，并在含氮气氛中在约1,500℃的温度下烧结生坯。虽然氮化物键合的碳化硅具有期望的高温性能，但不幸的是，当在氧化条件下使用时，部分由于其固有的孔隙率而使其抗氧化性较差。

鉴于碳化硅基材料的现有技术，本领域需要改进的材料。

发明内容

根据一个方面，提供了一种坯体，其包含：第一相，其包括碳化硅；第二相，其包括金属氧化物，其中所述第二相是定位在所述第一相的晶界处的离散晶间相，并且其中所述坯体的平均强度为至少700MPa。

在另一个方面中，提供了一种坯体，其包含：第一相，其包括碳化硅并且其平均晶粒尺寸不大于2微米以及第二相，其包括金属氧化物，其中所述第二相是定位在所述第一相的晶界处的离散晶间相，并且所述坯体包括以下中的至少一个：(i)至少为1000/100微米图像宽度的第二相计数指数；(ii)至少为2000像素//100微米图像宽度的第二相平均面积指数；(iii)至少为3.00像素²的第二相平均尺寸指数；(iv)或其任何组合。

在另一个方面中，提供了一种坯体，其包含：第一相，其包括碳化硅并且其平均晶粒尺寸不大于2微米以及第二相，其包括金属氧化物，其中所述第二相是离散晶间相，并且所述第二相的大部分定位在所述第一相的三个或更多个晶粒之间的三相边界区域处。

在仍另一个方面，一种形成坯体的方法包含：获得粉末材料混合物，所述混合物包括：(i)第一粉末材料，其包括碳化硅以及(ii)第二粉末材料，其包括金属氧化物，并且其中所述方法进一步包含：烧结所述粉末材料混合物以形成包括以下的坯体：(i)第一相，其包括碳化硅以及(ii)第二相，其包括金属氧化物，其中所述第二相是定位在所述第一相的晶界处的离散晶间相，并且其中所述坯体的平均强度为至少700MPa。

附图说明

图1包含根据实施例的用于形成包含碳化硅的坯体的流程图。

图2包含根据实施例的坯体的一部分在约的放大率下的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图3包含根据实施例的坯体的一部分的SEM图像。

图4包含根据实施例的坯体的一部分的SEM图像。

图5A到图5H包含拍摄自根据实例的所形成的样品的截面SEM图像。

图6包含根据实例的所形成的样品的第二相计数指数与强度的关系的图。

图7包含根据实例的所形成的样品的第二相平均面积指数与强度的关系的图。

图8包含根据实施例的具有6条用于测量平均晶粒尺寸的水平线的SEM显微照片。

具体实施方式