專利名稱：一種含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制作方法
一種含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物本發(fā)明涉及一種陶瓷，是關(guān)于碳化硅陶瓷，特別是一種含纖維、晶須的碳 化硅陶瓷組合物。目前報道的增韌碳化硅陶瓷，多是含有碳化硅晶須或炭纖維的增韌碳化硅 陶瓷。有關(guān)含有碳化硅晶須的增韌碳化硅陶瓷的報道參見田杰謨等發(fā)明(設(shè)計)，清華大學申請，申請?zhí)枮镃N91101684.8的專利申請案"晶須增韌強化碳 陶瓷復合材料"；以及，阿歷山大，J *派齊克發(fā)明(設(shè)計)，唐化學原料公司 申請，申請?zhí)枮镃N90110427.2的專利申請案"碳化硅晶須增強陶瓷復合材料 及其制造方法"；以及，成來飛、張立同、徐永東、劉永勝、李鎮(zhèn)、王曉明等發(fā) 明(設(shè)計)，中國西北工業(yè)大學申請，申請?zhí)枮镃N200410026337. 6的專利申請 案"一種晶須和顆粒增韌陶瓷基復合材料制備方法"。有關(guān)含有炭纖維的增韌 碳化硅陶瓷的報道參見耿浩然等發(fā)明(設(shè)計)，濟南大學申請，申請?zhí)枮?CN03138926.0的專利申請案"一種制備碳纖維增強碳化硅復合材料的裝置及 工藝"。碳化硅陶瓷材料具有高溫強度大、高溫抗氧化性強、耐磨損性能好、熱穩(wěn) 定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導率大、硬度高、抗熱震和耐化學腐蝕等優(yōu)良特性, 在汽車、機械化工、環(huán)境保護、空間技術(shù)、信息電子、能源等領(lǐng)域有著日益廣 泛的應用，已經(jīng)成為一種在很多工業(yè)領(lǐng)域性能優(yōu)異的其他材料不可替代的結(jié)構(gòu) 陶瓷。機械設(shè)備中的動密封是通過兩個密封端面材料的旋轉(zhuǎn)滑動而進行的，作為 密封端面材料，要求硬度高，具有耐磨損性。碳化硅陶瓷的硬度相當高且摩擦 系數(shù)小，故碳化硅陶瓷作為機械密封端面材料可獲得其它材料所無法達到的滑
動特性。另一方面，兩個端面密封材料在旋轉(zhuǎn)運動過程中由于摩擦會產(chǎn)生一定 的熱量，從而使密封端面的局部溫度升高，因此端面材料還必須能夠耐受一定 的溫度。為了避免端面密封材料在旋轉(zhuǎn)滑動過程中產(chǎn)生熱應變和熱裂，要求端 面材料的導熱系數(shù)高、抗熱震性好。目前，碳化硅陶瓷已經(jīng)在各類機械密封中 獲得大量的應用，并為機械設(shè)備的省力和節(jié)能做出了很大的貢獻，顯示出其他 材料所無法比擬的優(yōu)越性。碳化硅陶瓷在機械工業(yè)中還被成功地用作各種軸承、 切削刀具。航空航天、原子能工業(yè)等需要耐受超高溫度的場合如核裂變和核聚變反應堆中需要的可承受2000度左右高溫的耐熱材料;火箭和航天飛行器表面用于耐 受與大氣劇烈摩擦中產(chǎn)生的高達數(shù)千K溫度的隔熱瓦；火箭發(fā)動機燃燒室喉襯 和內(nèi)襯材料，燃氣渦輪葉片；高溫爐的頂板、支架，以及高溫實驗用的卡具等 高溫構(gòu)件也普遍采用碳化硅陶瓷構(gòu)件。碳化硅陶瓷在石油化學工業(yè)中還被廣泛 地用作各種耐腐蝕用容器和管道。工業(yè)應用中期望進一步提高碳化硅陶瓷的性能，首先要面對的問題是增韌 問題。與其它各類陶瓷類似，碳化硅陶瓷有一定的脆性，如何提供高韌性的碳 化硅陶瓷，是該生產(chǎn)領(lǐng)域關(guān)注的重要課題。在這里有必要簡單提及陶瓷增韌相關(guān)的原理。1974年首次發(fā)現(xiàn)一些多晶相陶瓷具有阻力曲線行為，即裂紋擴展阻力隨著 裂紋增加而增長，這是一個重要的進步，此后，人們開始通過各種顯微結(jié)構(gòu)設(shè) 計來提高陶瓷的韌性。中國天津大學高溫結(jié)構(gòu)陶瓷及工程陶瓷加工技術(shù)教育部 重點實驗室的周振君等，發(fā)表于"硅酸鹽通報"2003年第3期p57-61的題為 "高可靠性結(jié)構(gòu)陶瓷的增韌研究進展"，以及，山東大學的郝春成等，發(fā)表于"材 料導報"2002年2月第16巻第2期p28-30的題為"顆粒增軔陶瓷的研究進展"， 以及，中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷與超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室的 郭景坤，發(fā)表于"復旦學報(自然科學版)"2003年12月第42巻第6期p822-827 的題為"關(guān)于陶瓷材料的脆性問題"，以及，山東大學機械工程學院先進射流工 程技術(shù)研究中心的劉含蓮等，發(fā)表于"粉末冶金技術(shù)"2004年4月第22巻第2 期p98-103的題為"納米復合陶瓷材料的增韌補強機理研究進展"等論文中， 對陶瓷增韌問題的理論和實踐有詳盡的介紹。陶瓷的韌化方式主要有相變增韌、纖維(晶須)增韌、顆粒增韌以及復合增 韌。其中，顆粒增韌是陶瓷增韌最簡單的一種方法，它具有同時提高強度和韌 性等許多優(yōu)點。影響第二相顆粒復合材料增韌效果的主要因素為基體與第二相 顆粒的彈性模量E、熱膨脹系數(shù)a及兩相的化學相容性。其中化學相容性是復 合的前提，兩相間不能存在過多的化學反應，同時又必須具有合適的界面綜合 強度。利用熱膨脹系數(shù)a的失配，從而在第二相顆粒及周圍基體內(nèi)部產(chǎn)生殘余 應力場，是復相陶瓷增韌補強的主要根源。假設(shè)第二相顆粒與基體之間不發(fā)生 化學反應，如果第二相顆粒與基體之間存在熱膨脹系數(shù)的失配，即 △ a = a p- a (p、 m表示顆粒和基體)，當△ a >0時，第二相顆粒處于拉應力狀態(tài)，而基體徑向處于拉伸狀態(tài)，切向處于壓縮狀態(tài)，這時裂紋傾向于繞 過顆粒繼續(xù)擴展；當AcKO時，第二相顆粒處于壓應力狀態(tài)，切向受到拉應 力，這時裂紋傾向于在顆粒處釘扎或穿過顆粒。微裂紋的出現(xiàn)可以吸收能量從 而達到增韌的目的，微裂紋增韌因素之一是裂紋偏轉(zhuǎn)，裂紋偏轉(zhuǎn)是一種裂紋尖 端效應，是指裂紋擴展過程中當裂紋尖端遇到偏轉(zhuǎn)物(顆粒、纖維、晶須、界面 等)時所發(fā)生的傾斜和偏轉(zhuǎn)；微裂紋增韌因素之二是裂紋橋聯(lián)，橋聯(lián)物(顆粒、 纖維、晶須等)聯(lián)接靠近橋聯(lián)物的兩個裂紋的兩個表面并提供一個使兩個裂紋面
相互靠近的應力，即閉合應力，這樣導致應力強度因子隨裂紋擴展而增加。當 裂紋擴展遇到橋聯(lián)劑時，橋聯(lián)物有可能穿晶破壞，也可能出現(xiàn)互鎖現(xiàn)象，即裂 紋繞過橋聯(lián)物沿晶界發(fā)展并形成摩擦橋。簡當?shù)卣f，第二相異質(zhì)相顆粒的引入， 將帶來大量的微裂紋，其作用類似于玻璃的鋼化，也就是利用大量的顯性或隱 性微裂紋來耗散或化解或吸收外來的破壞性張應力。此外，在采用晶須進行增 韌時，還存在拔出效應，拔出效應也是一種有利于增韌的因素。當引入的第二相 異質(zhì)相顆粒為納米顆粒時，還有利于抑制陶瓷基材晶體顆粒的長大，燒成陶瓷 中陶瓷基材晶體顆粒的微小化也是一個重要的增韌因素，從斷裂韌性值與顯微 結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果來看，樣品微觀呈納米級細微組織，則宏觀表現(xiàn)出最高的斷裂韌 性，可以認為，顆粒的細化使得組織結(jié)構(gòu)更加均勻，減小了應力集中及顯微裂 紋的尺寸，同時，顆粒的細化也使顯微裂紋數(shù)量增加，也就是說，微細的晶粒 結(jié)構(gòu)會導致晶界體積分數(shù)增加，在該情形下，陶瓷斷裂過程中生成的耗散性新 裂紋表面積增大，陶瓷斷裂前的過程中需要吸收的外界能量因而大幅度增加， 宏觀上表現(xiàn)為陶瓷斷裂韌性提高。含有碳化硅晶須或炭纖維的增韌碳化硅陶瓷確實是一類具有較高韌性的碳 化硅陶瓷，但是，由于其中含有的碳化硅晶須原料成本較高，使得整個增韌陶瓷成品的成本隨之上升，此外，這類增韌碳化硅陶瓷還有一個問題，B卩，在它 的制造過程中，長徑比很高的碳化硅晶須以及炭纖維總的說來較難與其它碳化 硅陶瓷生產(chǎn)原料均勻混合，這在一定程度上影響了相應的增韌碳化硅陶瓷成品 的品質(zhì)均勻性。本發(fā)明的目的，是提供一種新的增韌方案，本發(fā)明的目的是利用碳化硅晶 須以及炭纖維的增韌強勢，在結(jié)合使用碳化硅晶須以及炭纖維的同時，引入另 外一些適當?shù)牧畠r的增韌物質(zhì)，與碳化硅晶須以及炭纖維一起對碳化硅陶瓷進
行組合增韌，以期減小對于相對難于分散的碳化硅晶須以及炭纖維的依賴，并 弱化混料不均可能帶來的負面影響。這種解決方案要盡可能兼顧上文述及的各 種有益的增韌效應，所述另外一些適當?shù)牧畠r的增韌物質(zhì)應當盡可能是容易與 其它碳化硅陶瓷生產(chǎn)原料均勻混合的物質(zhì)。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案來達到，該技術(shù)方案提供一種含纖維、 晶須的碳化硅陶瓷組合物，其組成如下(1) 碳化硅晶粒48% 92% (重量)(2) 碳化硅晶須2%~10% (重量)(3) 炭纖維2%~10% (重量)(4) 片狀氧化鋁嵌入顆粒2%~10% (重量)(5) 棒狀氧化鋁嵌入顆粒2%~10% (重量)(6) 碳化硼或釔鋁石榴石0% 12% (重量)。在該技術(shù)方案中，所述碳化硅晶須、炭纖維、片狀氧化鋁嵌入顆粒以及棒 狀氧化鋁嵌入顆粒是增韌物質(zhì)。在所述碳化硅陶瓷中，碳化硅晶須、炭纖維、 片狀氧化鋁嵌入顆粒以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒以均勻分散嵌入的形態(tài)存在。所 述碳化硅陶瓷可以是經(jīng)由熱壓燒結(jié)工藝制造而成的不含燒結(jié)助劑殘留物的碳化 硅陶瓷；所述碳化硅陶瓷也可以是經(jīng)由無壓燒結(jié)工藝制造而成的含燒結(jié)助劑殘 留物的碳化硅陶瓷。也就是說，對于經(jīng)由無壓燒結(jié)工藝制造而成的碳化硅陶瓷， 陶瓷中還可以含有燒結(jié)助劑殘留物質(zhì)，所述燒結(jié)助劑是為促進碳化硅陶瓷的燒 結(jié)而加入的物質(zhì)，所述燒結(jié)助劑物質(zhì)在碳化硅陶瓷燒結(jié)完成后滯留在碳化硅陶 瓷內(nèi)，所述滯留在碳化硅陶瓷內(nèi)的燒結(jié)助劑物質(zhì)的化合物狀態(tài)例如釔鋁石榴 石、碳化硼。其中，在使用碳-硼系燒結(jié)助劑時，因燒結(jié)助劑經(jīng)驗用量較少，相應地，燒結(jié)助劑殘留物質(zhì)碳化硼(本案中，"碳化硼" 一詞泛指碳硼化合物)較 少；而在采用氧化釔-氧化鋁系燒結(jié)助劑時，因燒結(jié)助劑經(jīng)驗用量相對較多，相 應地，燒結(jié)助劑殘留物質(zhì)釔鋁石榴石(本案中，"釔鋁石榴石"一詞泛指包括釔 鋁石榴石在內(nèi)的多種公知的氧化釔與氧化鋁之間的燒結(jié)化合產(chǎn)物)較多；總的 說來，在所述碳化硅陶瓷中，燒結(jié)助劑殘留物質(zhì)的含量范圍在0%~12% (重 量)，其中，燒結(jié)助劑殘留物質(zhì)的含量為0 % (重量)的情形對應于經(jīng)由未使 用燒結(jié)助劑的熱壓燒結(jié)工藝制成的碳化硅陶瓷。所述熱壓燒結(jié)工藝、無壓燒結(jié) 工藝以及燒結(jié)助劑物質(zhì)的技術(shù)含義在碳化硅陶瓷制造領(lǐng)域是公知的。所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的長徑比實際上允許有一個較寬泛的分布，但是， 長徑比分布在3到5之間更為理想。所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的徑向?qū)挾葘嶋H上允許有一個較為寬泛的分布； 但是，無論所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的長徑比是否分布在3到5之間，所述棒 狀氧化鋁嵌入顆粒的徑向?qū)挾鹊妮^好的選擇是分布在0.1微米與0.8微米之間。所述片狀氧化鋁嵌入顆粒的板片寬度，以及，板片寬度與板片厚度之比， 實際上允許范圍較寬；但是，比較好的選擇范圍是所述片狀氧化鋁嵌入顆粒 的板片寬度介于0.3微米與6.0微米之間，以及，所述片狀氧化鋁嵌入顆粒的 板片寬度與板片厚度之比介于3與IO之間。納米級或接近納米級的嵌入物顆粒的存在，有助于在燒制過程中抑制碳化 硅晶粒的長大，碳化硅晶粒的的細化是一個重要的增韌因素。在所述碳化硅陶瓷中，所述片狀氧化鋁嵌入顆粒、棒狀氧化鋁嵌入顆粒、 碳化硅晶須以及炭纖維的含量、形貌和元素構(gòu)成等，可以結(jié)合使用X射線粉末 衍射、電鏡掃描以及微區(qū)元素分析等等現(xiàn)有技術(shù)手段進行判定。本發(fā)明的特點，是利用碳化硅晶須以及炭纖維的增韌強勢，在結(jié)合使用碳 化硅晶須以及炭纖維的情形下，同時引入片狀氧化鋁嵌入顆粒和棒狀氧化鋁嵌入顆粒，與碳化硅晶須以及炭纖維一起對碳化硅陶瓷進行組合增韌；所述片狀 氧化鋁嵌入顆粒原料以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒原料相對廉價，并且易于與其它 物料均勻混合；本發(fā)明的方案減小了對于相對難于分散的碳化硅晶須以及炭纖 維的依賴程度，并弱化了混料不均可能帶來的負面影響。本發(fā)明的方案兼顧利 用熱膨脹失配誘發(fā)微裂紋、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋聯(lián)、棒狀氧化鋁顆粒拔出效應、 片狀氧化鋁顆粒拔出效應、碳化硅晶須拔出效應以及炭纖維拔出效應等有益的 增韌因素。當所述片狀氧化鋁嵌入顆粒以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒達納米級時， 兼具晶粒細化的增韌作用；并且，納米級的片狀氧化鋁嵌入顆粒和棒狀氧化鋁 嵌入顆粒更易于與其它物料均勻混合。本發(fā)明的方案提供的是一種適度增韌而非極度增韌的碳化硅陶瓷，本發(fā)明 的方案提供的碳化硅陶瓷適用于一些必須顧及制造成本和使用成本并且只需適 度增韌而非極度增韌的應用場合。實施例l，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之一將0.5%_ 3. 0 % (重量)的C-B燒結(jié)助劑，與2. 0 % - 10. 0 % (重量)的片狀氧化鋁顆 粒，以及，2. 0 % - 10. 0 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，67. 0 % - 91. 5 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維2 %~10% (重量)，以及，適量的PVA (聚乙烯醇)，進行干法球磨混合，模壓 成型，在100'C -30(rC溫度區(qū)間固化，之后，在1700°C -2100°。溫度區(qū)間 燒結(jié)0.5-3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。
所述碳化硅粉是由顯著不同于碳化硅晶須的一般碳化硅晶粒構(gòu)成。由一般 碳化硅晶粒構(gòu)成的碳化硅粉，它與碳化硅晶須的區(qū)別是公知的。關(guān)于碳化硅晶須的來源，以"碳化硅晶須"作為搜索詞，可以很容易地在 互聯(lián)網(wǎng)上找到多家相關(guān)的供貨商。片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或定制產(chǎn)品，可以由中國 武漢大學高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展部、武漢大學生產(chǎn)力促進中心提供。以及，所述片 狀氧化鋁顆粒(也就是片狀氧化鋁粉)的制備方法還可以在現(xiàn)有技術(shù)中找到，所述現(xiàn)有技術(shù)例如(l)發(fā)明人是塞爾斯R *錫伯特、愛特華L，格拉文、Jr， 申請人:是圣戈本/諾頓工業(yè)塘瓷有限公司，申請?zhí)柺荂N94100796.0，題為"片狀氧化鋁"的發(fā)明專利申請案.(2)發(fā)明人是新田勝久、陳明壽、菅原淳，申請人是默克專利股份有限公司，申請?zhí)柺荂N96112590.X，題為"薄片狀氧化鋁和珠光顏料及其制造方法"的發(fā)明專利申請案。中國鋁業(yè) 股份有限公司鄭州研究院也可以提供多種特殊形貌氧化鋁顆粒的制備技術(shù)。此 外，中國浙江省某企業(yè)可大量供應現(xiàn)貨(此物本來主要是用作珠光顏料的基 片)。實施例2，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之二將0.5%-3.0 % (重量)的C-B燒結(jié)助劑，與2.0 % - 10.0 % (重量)的片狀氧化鋁顆 粒，以及，2.0%-10.0% (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，67.0%-91.5% (重 量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維2% 10% (重量)，以及，適量的PVA (聚乙烯醇)，以及，適量的水，配成漿狀物 料，進行濕法球磨混合，經(jīng)干燥，造粒，模壓成型，在100°C - 30(TC溫度區(qū) 間固化，之后，在1700°C -2100'0溫度區(qū)間燒結(jié)0.5-3.0小時，制成含纖 維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。 片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施例l。實施例3，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之三將0.5%-3.0 % (重量)的C-B燒結(jié)助劑，與2.0 % - 10.0 % (重量)的片狀氧化鋁顆 粒，以及，2.0%-10.0% (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，67.0%-91.5% (重 量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維2%~ 10% (重量)，以及，適量的PVA (聚乙烯醇)，以及，適量的水，配成漿狀物 料，進行機械攪拌混合，同時對漿狀物料施加超聲波，如此處理完后，經(jīng)干燥， 造粒，模壓成型，在10(TC -300卩溫度區(qū)間固化，之后，在1700。C-2100 'C溫度區(qū)間燒結(jié)0.5-3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施 例l。實施例4，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之四將3.0%-5.0 % (重量)的氧化釔，與5.0 % - 10.0 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以 及，5. 0 % - 10. 0 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，55. 0 % - 83. 0 % (重 量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維2%~ 10% (重量)，以及，適量的PVA (聚乙烯醇)，以及，適量的水，配成漿狀物 料，進行濕法球磨混合，經(jīng)干燥，造粒，模壓成型，在IOO'C - 30(TC溫度區(qū) 間固化，之后，在170(TC -2100卩溫度區(qū)間燒結(jié)0.5-3.0小時，制成含纖 維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施例1 。
實施例5，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之五將3.0%-
5.0 % (重量)的氧化釔，與5.0 % - 10.0 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以 及，5. 0 % - 10. 0 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，55. 0 % - 83. 0 % (重 量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維2%~ 10% (重量)，以及，適量的PVA (聚乙烯醇)，以及，適量的水，配成漿狀物 料，進行機械攪拌混合，同時對漿狀物料施加超聲波，如此處理完后，經(jīng)干燥， 造粒，模壓成型，在10(TC -3001:溫度區(qū)間固化，之后，在170(TC -2100 °。溫度區(qū)間燒結(jié)0.5-3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施 例l。
實施例6，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之六將60%-92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~ 10% (重量)，以及，炭 纖維2%~10% (重量)，以及，2 % - 10 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以 及，2 % - 10 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，進行干法球磨混合，之后，置于 石墨模具中，在195(TC -2200<€溫度區(qū)間及200!^￡1以上的壓力下燒結(jié)0.5 -3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施 例l。
實施例7，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之七將60%-92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維 2% 10% (重量)，以及，2 % - 10 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以及，2 % - 10 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，適量的水，配成漿狀物料，進行 濕法球磨混合，經(jīng)干燥后，置于石墨模具中，在1950。C - 220(TC溫度區(qū)間及 200MPa以上的壓力下燒結(jié)0. 5 - 3. 0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷
組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施例l。
實施例8，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之八將60%-92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維 2%~10% (重量)，以及，2 % - 10 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以及，2 % - 10 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，適量的乙醇，配成漿狀物料，進 行濕法球磨混合，經(jīng)干燥后，置于石墨模具中，在1950'C - 220(TC溫度區(qū)間 及200MPa以上的壓力下燒結(jié)0.5 - 3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶 瓷組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施 例l。
實施例9，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之九將60%-92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~10% (重量)，以及，炭纖維 2%~10% (重量)，以及，2 % - 10 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以及，2 % - 10 % (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，適量的甲醇，配成漿狀物料，進 行濕法球磨混合，經(jīng)干燥后，置于石墨模具中，在195(TC - 220(TC溫度區(qū)間 及200MPa以上的壓力下燒結(jié)0.5 - 3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅 陶瓷組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施
例l。
實施例IO，含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物的制備方法之十將60%-
92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須2%~ 10% (重量)，以及，炭 纖維2%~10% (重量)，以及，2 % - 10 % (重量)的片狀氧化鋁顆粒，以 及，2% - 10% (重量)的棒狀氧化鋁顆粒，以及，適量的水，配成漿狀物料， 進行機械攪拌混合，同時對漿狀物料施加超聲波，如此處理完并經(jīng)干燥后，置 于石墨模具中，在1950°C - 220(TC溫度區(qū)間及200MPa以上的壓力下燒結(jié)0. 5 -3.0小時，制成含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。
片狀氧化鋁顆粒以及棒狀氧化鋁顆粒的制備技術(shù)或產(chǎn)品的獲取途徑同實施 例l。
為方便本領(lǐng)域之外的技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，本發(fā)明實施例中凡涉及 "C-B燒結(jié)助劑"的實施例，"C-B燒結(jié)助劑"均指定是碳化硼，即B4C。
本發(fā)明各實施例中，所涉及原料的用量均以范圍形式給出，按所列用量范 圍實施，均能在不同程度上實現(xiàn)本發(fā)明的目的；為方便本領(lǐng)域之外的技術(shù)人員 理解和實施本發(fā)明,可以指定各原料所列用量范圍的中間值為最佳用量實施值。
為方便本領(lǐng)域之外的技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，燒結(jié)設(shè)備可以指定是真 空碳管爐或熱壓燒結(jié)爐；在互聯(lián)網(wǎng)上可以找到許多此類設(shè)備的供應商。
關(guān)于陶瓷性能的測試方法和相關(guān)測試儀器，為方便本領(lǐng)域之外的技術(shù)人員 了解情況，說明如下以適當關(guān)鍵詞鍵入檢索，通過中文期刊網(wǎng)以及外文期刊 網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)各大搜索工具，可以査到許多相關(guān)信息。
權(quán)利要求
1.一種含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物，其組成如下(1)碳化硅晶粒48％～92％(重量)(2)碳化硅晶須2％～10％(重量)(3)炭纖維2％～10％(重量)(4)片狀氧化鋁嵌入顆粒2％～10％(重量)(5)棒狀氧化鋁嵌入顆粒2％～10％(重量)(6)碳化硼或釔鋁石榴石0％～12％(重量)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物，其特征在于，所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的長徑比分布在3到5之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物，其特征在于，所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的徑向?qū)挾确植荚贠.l微米與0.8微米之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物，其特征在于，所述片狀氧化鋁嵌入顆粒的板片寬度介于0.3微米與6.0微米之間，所述 片狀氧化鋁嵌入顆粒的板片寬度與板片厚度之比介于3與10之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷，是關(guān)于碳化硅陶瓷，特別是一種含纖維、晶須的碳化硅陶瓷組合物。本發(fā)明的特點，是利用碳化硅晶須以及炭纖維的增韌強勢，在結(jié)合使用碳化硅晶須以及炭纖維的情形下，同時引入片狀氧化鋁嵌入顆粒和棒狀氧化鋁嵌入顆粒，與碳化硅晶須以及炭纖維一起對碳化硅陶瓷進行組合增韌；所述片狀氧化鋁嵌入顆粒原料以及棒狀氧化鋁嵌入顆粒原料相對廉價，并且易于與其它物料均勻混合；本發(fā)明的方案減小了對于相對難于分散的碳化硅晶須以及炭纖維的依賴程度，并弱化了混料不均可能帶來的負面影響。
文檔編號C04B35/565GK101164984SQ20061013919
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月16日
發(fā)明者岳 宋, 李榕生, 淼 水, 霞 王 申請人:寧波大學