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一种碳化硅复合陶瓷材料及其制备方法和应用
来源:米乐体育m6官网下载  添加时间:2024-08-05 09:04:00

  (2)将所述步骤(1)得到的混合物与酸溶液混合后进行加压烧结,得到碳化硅复合陶瓷

  所述步骤(1)中混合物中碳化硅颗粒、碳化硅晶须和稀土氧化物的体积百分比分别为

  所述低温加压烧结包括依次进行的第一低温加压烧结和第二低温加压烧结,所述第一

  所述高温加压烧结包括依次进行的第一高温加压烧结和第二高温加压烧结,所述第一

  2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,所述步骤(1)中混合物中碳化硅颗粒、

  3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,所述步骤(2)中混合物的质量和酸溶

  碳化硅陶瓷基材料兼具低密度、高强度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、抗辐照、高温稳

  定性等优点,已成为航空、航天、核聚变等领域的理想备选材料。然而,碳化硅的强共价键导

  致碳化硅陶瓷烧结温度高(1800℃以上),烧结致密性差,同时,单组分纯碳化硅陶瓷存在脆

  碳化硅纤维第一步是要对材料来选择,然后再通过化学气相沉积裂解、浸渍裂解等制备方

  法制备碳化硅‑碳化硅纤维复合陶瓷,但此种方法制备工艺繁杂,成本比较高且难以实现碳化

  供的制备方法烧结温度低且制备的碳化硅复合陶瓷材料致密性、韧性和硬度均较高。

  (2)将所述步骤(1)得到的混合物与酸溶液混合后进行加压烧结,得到碳化硅复合

  优选地,所述步骤(1)中混合物中碳化硅颗粒、碳化硅晶须和稀土氧化物的体积百

  更优选地,所述步骤(1)中混合物中碳化硅颗粒、碳化硅晶须和稀土氧化物的体积

  优选地,所述步骤(2)中混合物的质量和酸溶液的体积比为50g:(5~10)mL。

  优选地,所述低温加压烧结的压力为300~500MPa,低温加压烧结的温度为100~

  优选地,所述高温加压烧结的压力为30~50MPa,高温加压烧结的温度为300~

  本发明提供了一种碳化硅复合陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将碳化硅

  颗粒、碳化硅晶须和稀土氧化物进行球磨混合,得到混合物;(2)将所述步骤(1)得到的混合

  物与酸溶液混合后进行加压烧结,得到碳化硅复合陶瓷材料;所述加压烧结包括依次进行

  的低温加压烧结和高温加压烧结。本发明在碳化硅颗粒中加入碳化硅晶须和稀土氧化物,

  其中碳化硅晶须可提升复合材料的韧性,稀土氧化物可提升烧结活性,降低烧结温度,

  同时提高复合材料的致密性和硬度;采用低温和高温烧结的两步烧结方式,能够进一步降

  低烧结温度并提高复合材料的致密性。实施例的结果为,本发明最高烧结温度不超过

  1750℃,低于常规1800℃以上,制备的复合材料的相对密度为98.9%,硬度为1750HV10,断

  (2)将所述步骤(1)得到的混合物与酸溶液混合后进行加压烧结,得到碳化硅复合

  在本发明中,所述碳化硅颗粒的粒径优选为50~200nm,更优选为100~150nm。在

  本发明中,所述碳化硅颗粒优选为α‑碳化硅。本发明将碳化硅颗粒的粒径限定在上述范围

  在本发明中,所述碳化硅颗粒在混合物中的体积含量优选为40~60%,更优选为

  45~55%,更优选为50%。在本发明中,所述碳化硅颗粒作为复合材料的基体组分,兼具低

  密度、高强度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、抗辐照,高温稳定性等优点,提高复合材料的综合性

  在本发明中,所述碳化硅晶须的直径优选为200~500nm,更优选为300~400nm;所

  述碳化硅晶须的长度优选为10~15μm,更优选为11~14μm,最优选为12~13μm。在本发明将

  碳化硅晶须的直径和长度限定在上述范围内,能够与其他组分更充分的混合,且具有较

  在本发明中,所述碳化硅晶须在混合物中的体积含量优选为20~30%,更优选为

  22~28%,最优选为24~26%。在本发明中,所述碳化硅晶须可提升复合材料的韧性。本

  发明将碳化硅晶须的含量限定在上述范围内,可提升复合材料的韧性,同时避免其含量

  述稀土氧化物的粒径优选为50~200nm,更优选为100~150nm。本发明将稀土氧化物的种类

  和粒径限定在上述范围内,能够与其他组分更充分的混合,进一步提升复合材料的性能。

  在本发明中,所述稀土氧化物在混合物中的体积含量优选为20~30%,更优选为

  22~28%,最优选为24~26%。在本发明中,所述稀土氧化物可提升烧结活性,降低烧结

  温度,同时提高复合材料的致密性。本发明将稀土氧化物的含量限定在上述范围内,能够进

  一步提高复合材料的烧结致密性,同时避免其含量过高造成复合材料的硬度下降,并且降

  在本发明中,所述球磨优选为湿法球磨;所述球磨的溶剂优选为无水乙醇;所述球

  磨的球料比优选为(5~10):1,更优选为(6~9):1,最优选为(7~8):1;所述球磨的转速优

  选为150~250rpm;所述球磨的时间优选为6~12h,更优选为8~10h。本发明将球磨的各项

  参数限定在上述范围内,能够使得各组分混合的更加均匀,进一步提升复合材料的性能。

  球磨完成后,本发明优选将所述球磨后的产物依次进行干燥和过筛,得到混合物。

  在本发明中,所述干燥的温度优选为50~70℃,更优选为60℃;所述干燥的时间优

  在本发明中,所述酸溶液用于分散混合物,稀土氧化物微溶于酸溶液中,在低温烧

  结过程中,由于溶液中水分的蒸发,使得稀土氧化物析出重结晶,提高复合材料在烧结过程

  中的致密化。本发明将酸溶液的种类和浓度限定在上述范围内,能够调节烧结过程中稀土

  在本发明中,所述混合物的质量和酸溶液的体积比优选为50g:(5~10)mL,更优选

  为50g:(6~9)mL,最优选为50g:(7~8)mL。本发明将混合物的质量和酸溶液的体积比限定

  在上述范围内,能够调节稀土氧化物的溶解和析出情况,提高复合材料的致密性。

  在本发明中,所述第一低温加压烧结的压力优选为300~500MPa,更优选为350~

  450MPa,最优选为400MPa;所述第一低温加压烧结的温度优选为100~150℃,更优选为110

  ~140℃,最优选为120~130℃;所述第一低温加压烧结的时间优选为0.5~1.5h,更优选为

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