[发明专利]一种高热导率无压烧结碳化硅陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高热导率无压烧结碳化硅陶瓷材料及其制备方法，它由以下质量百分比的原料组成：碳化硅75～95wt.％，石墨烯0.5～10wt.％，表面活性剂1～3wt.％，分散剂0.5～2.5wt.％，粘结剂2～10wt.％，碳化硼0.5～3.5wt.％，本发明通过碳化硅、石墨烯、碳化硼之间的特定配比，压制成坯体，真空条件下无压烧结，制得SiC陶瓷材料，石墨烯均匀分布于SiC基体材料中，并与SiC形成紧密结合，避免了材料内部气孔对声子散射导致的热导率降低抵消并超过引入石墨烯对热导率提高的作用，既保证了陶瓷材料的致密化，同时又达到较高的热导率，保证了材料均匀一致。

主权项

1.一种高热导率无压烧结碳化硅陶瓷材料，由以下质量百分比的原料组成：由以下质量百分比的原料组成：D₅₀为0.45±0.1μm的碳化硅80～95wt.％，石墨烯0.5～7wt.％，表面活性剂1～3wt.％，分散剂0.5～2.5wt.％，粘结剂3‑6wt.％，D₅₀为1.50±0.5μm的碳化硼微粉1～2.5wt.％；各组分质量百分比之和为100％；所述的表面活性剂为硬脂酸或脂肪酸甘油酯，所述的分散剂为四甲基氢氧化铵或聚丙烯酸；所述聚丙烯酸的分子量为3000～30000，所述的粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素；所述聚乙烯醇的分子量为50000～100000，所述的石墨烯，含碳量＞99.0％，平均厚度＜3nm，D₅₀为3‑15μm；制备方法，包括步骤如下：(1)将碳化硅、石墨烯、碳化硼、表面活性剂、分散剂和粘结剂按比例混合，然后加水球磨8～20小时，制得SiC浆料；(2)将步骤(1)制得的SiC浆料喷雾造粒，将经喷雾造粒制得的颗粒在80～160MPa冷等静压成型，保压2～5分钟，获得高密度坯体，高密度坯体的密度为1.70～1.90g/cm；喷雾造粒过程中，制得的颗粒含水率为0.5～1.5％；(3)将步骤(2)制得的高密度坯体在50～70℃烘干8～20小时，然后置于真空烧结炉中，在2050‑2200℃烧结1～7小时，制得SiC陶瓷材料。