[发明专利]高密度碳化硅陶瓷及其无压烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷领域，具体地，涉及一种高密度碳化硅陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于特种陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要组成部分，受到普遍重视。碳化硅陶瓷是近二十几年才开始发展的新材料，但由于其具有特别优良的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温性能，很快得到了开发应用，大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。碳化硅陶瓷作为少数几种适合用作高温结构零部件的候选材料之一，在高温、热冲击、腐蚀性等恶劣环境中显示出其独有的优越性。它的高温性能和应用潜力早已引起人们的重视，但其特性使之很难在常压下烧结致密，制得的碳化硅陶瓷密度较低，气孔率较高，无法满足工业化生产的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高密度碳化硅陶瓷及其制备方法，解决了碳化硅陶瓷的特性使之很难在常压下烧结致密，制得的碳化硅陶瓷密度较低，气孔率较高，无法满足工业化生产的需求的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高密度碳化硅陶瓷的无压烧结方法，无压烧结方法包括：

（1）将碳化硅、环氧树脂、膨润土、硅藻土、碳化硼、玻璃纤维、炭黑、石油焦和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料M；

（2）将浆料M干燥、造粒和陈腐后得到粉料N；

（3）将粉料N和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到高密度碳化硅陶瓷；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为30-50MPa，保压时间为30-40s；第二段加压的条件至少包括：压力为80-90MPa，保压时间为15-20s；第三段加压的条件至少包括：10-20MPa，保压时间为30-50s。

本发明还提供了一种高密度碳化硅陶瓷，所述高密度碳化硅陶瓷由上述的无压烧结方法制得。

通过上述技术方案，本发明提供了一种高密度碳化硅陶瓷及其无压烧结方法，无压烧结方法包括：将碳化硅、环氧树脂、膨润土、硅藻土、碳化硼、玻璃纤维、炭黑、石油焦和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料M；将浆料M干燥、造粒和陈腐后得到粉料N；将粉料N和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到高密度碳化硅陶瓷；通过各原料之间的协同作用和对烧结条件的优化，使得制得的高密度碳化硅陶瓷具有较高的密度，且气孔率较低，可以充分满足现代工业化生产的需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种高密度碳化硅陶瓷的无压烧结方法，无压烧结方法包括：

（1）将碳化硅、环氧树脂、膨润土、硅藻土、碳化硼、玻璃纤维、炭黑、石油焦和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料M；

（2）将浆料M干燥、造粒和陈腐后得到粉料N；

（3）将粉料N和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到高密度碳化硅陶瓷；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为30-50MPa，保压时间为30-40s；第二段加压的条件至少包括：压力为80-90MPa，保压时间为15-20s；第三段加压的条件至少包括：10-20MPa，保压时间为30-50s。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的碳化硅陶瓷具有更高的密度和相对较低的气孔率，相对于100重量份的碳化硅，环氧树脂的用量为20-40重量份，膨润土的用量为5-10重量份，硅藻土的用量为5-10重量份，碳化硼的用量为1-5重在量份，玻璃纤维的用量为2-4重量份，炭黑的用量为0.5-2.5重量份，石油焦的用量为0.5-1.5重量份，无水乙醇的用量为200-300重量份。