專利名稱：一種嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制作方法
一種嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷
本發(fā)明涉及一種陶瓷，是關于碳化硅陶瓷，特別是一種嵌入物包括碳化硅 晶須的多成份碳化硅陶瓷。
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
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、信息電子、能源等領域有著日益廣 泛的應用，己經成為一種在很多工業(yè)領域性能優(yōu)異的其他材料不可替代的結構 陶瓷。
機械設備中的動密封是通過兩個密封端面材料的旋轉滑動而進行的，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運動過程中由于摩擦會產生一定 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-定 的溫度。為了避免端面密封材料在旋轉滑動過程中產生熱應變和熱裂，要求端 面材料的導熱系數高、抗熱震性好。目前，碳化硅陶瓷己經在各類機械密封中 獲得大量的應用，并為機械設備的省力和節(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生的高達數千K溫度的隔熱瓦；火箭發(fā)動機燃燒室喉襯 和內襯材料，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
高溫構件也普遍采用碳化硅陶瓷構件。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，是該生產領域關注的重要課題。
在這里有必要簡單提及陶瓷增韌相關的原理。
1974年首次發(fā)現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構設 計來提高陶瓷的韌性。中國天津大學高溫結構陶瓷及工程陶瓷加工技術教育部 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 "高可靠性結構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"顆粒增韌陶瓷的研究進展"， 以及，中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷與超微結構國家重點實驗室的 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 程技術研究中心的劉含蓮等，發(fā)表于"粉末冶金技術"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a的失配，從而在第二相顆粒及周圍基體內部產生殘余 應力場，是復相陶瓷增韌補強的主要根源。假設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的失配，即 △ a 二 a p- a m#0(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A(KO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，裂紋偏轉是一種裂紋尖 端效應，是指裂紋擴展過程中當裂紋尖端遇到偏轉物(顆粒、纖維、晶須、界面 等)時所發(fā)生的傾斜和偏轉；微裂紋增韌因素之二是裂紋橋聯，橋聯物(顆粒、 纖維、晶須等)聯接靠近橋聯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 裂紋擴展遇到橋聯劑時，橋聯物有可能穿晶破壞，也可能出現互鎖現象，即裂 紋繞過橋聯物沿晶界發(fā)展并形成摩擦橋。簡當地說，第二相異質相顆粒的引入， 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 結構觀察結果來看，樣品微觀呈納米級細微組織，則宏觀表現出最高的斷裂韌 性，可以認為，顆粒的細化使得組織結構更加均勻，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量增加，也就是說，微細的晶粒 結構會導致晶界體積分數增加，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，即，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 的品質均勻性。
本發(fā)明的目的，是提供一種新的有別于單純以碳化硅晶須進行增韌的方案， 本發(fā)明的目的是用適當的相對廉價的增韌物質來置換掉一部分比較昂貴的并且 相對難于混料的碳化硅晶須，只是部分置換，而非完全置換，是同時使用所述
相對廉價的增韌物質以及碳化硅晶須來進行碳化硅陶瓷的增韌，這種部分置換 解決方案要盡可能兼顧上文述及的各種有益的增韌效應，所述相對廉價的增韌 物質是以增韌為目的而加入的適當的物質，所述相對廉價的增韌物質應當盡可 能是容易與其它碳化硅陶瓷生產原料均勻混合的物質。本發(fā)明的目的是通過如下的技術方案來達到，該技術方案提供一種嵌入物 包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，其組成如下(1) 碳化硅晶粒50% 92% (重量)(2) 碳化硅晶須2%~10% (重量)(3) 片狀氧化鋁嵌入顆粒2%~10% (重量)(4) 棒狀氧化鋁嵌入顆粒2% 10% (重量)(5) 球狀氧化鋁嵌入顆粒2%~8% (重量)(6) 碳化硼或釔鋁石榴石0% 12% (重量)。在該技術方案中，所述碳化硅晶須、片狀氧化鋁嵌入顆粒、棒狀氧化鋁嵌 入顆粒以及球狀氧化鋁嵌入顆粒是增韌物質。在所述碳化硅陶瓷中，碳化硅晶 須、片狀氧化鋁嵌入顆粒、棒狀氧化鋁嵌入顆粒以及球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由熱壓燒結工藝制造而成的 不含燒結助劑殘留物的碳化硅陶瓷；所述碳化硅陶瓷也可以是經由無壓燒結工 藝制造而成的含燒結助劑殘留物的碳化硅陶瓷。也就是說，對于經由無壓燒結 工藝制造而成的碳化硅陶瓷，陶瓷中還可以含有燒結助劑殘留物質，所述燒結 助劑是為促進碳化硅陶瓷的燒結而加入的物質，所述燒結助劑物質在碳化硅陶 瓷燒結完成后滯留在碳化硅陶瓷內，所述滯留在碳化硅陶瓷內的燒結助劑物質 的化合物狀態(tài)例如釔鋁石榴石、碳化硼。其中，在使用碳-硼系燒結助劑時，
因燒結助劑經驗用量較少，相應地，燒結助劑殘留物質碳化硼(本案中，"碳化硼"一詞泛指碳硼化合物)較少；而在采用氧化釔-氧化鋁系燒結助劑時，因燒結助劑經驗用量相對較多，相應地，燒結助劑殘留物質釔鋁石榴石(本案中， "釔鋁石榴石"一詞泛指包括釔鋁石榴石在內的多種公知的氧化釔與氧化鋁之間的燒結化合產物)較多；總的說來，在所述碳化硅陶瓷中，燒結助劑殘留物 質的含量范圍在0 % ~ 12 % (重量)，其中，燒結助劑殘留物質的含量為0 % (重量)的情形對應于經由未使用燒結助劑的熱壓燒結工藝制成的碳化硅陶瓷。 所述熱壓燒結工藝、無壓燒結工藝以及燒結助劑物質的技術含義在碳化硅陶瓷 制造領域是公知的。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寬度實際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寬度的較好的選擇是分布在0.1微米與0.8微米之間。所述球狀氧化鋁嵌入顆粒的粒徑實際上也允許有一個較為寬泛的分布；但 是，較為有利的分布范圍是介于O.l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、 球狀氧化鋁嵌入顆粒以及碳化硅晶須的含量、形貌和元素構成等，可以結合使用x射線粉末衍射、電鏡掃描以及微區(qū)元素分析等等現有技術手段進行判定。有別于增韌物質僅為碳化硅晶須的碳化硅陶瓷，本發(fā)明提供一種嵌入物包 括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。本發(fā)明的特點，是利用多種形貌的氧化鋁 顆粒替換掉一部分的相對昂貴的并且相對難于混料的碳化硅晶須，本發(fā)明的方 案是結合利用所述多種形貌的氧化鋁顆粒與碳化硅晶須一起對碳化硅陶瓷進行 組合增韌，所述氧化鋁嵌入顆粒原料相對廉價，并且，所述氧化鋁嵌入顆粒原 料易于與其它物料均勻混合。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、裂紋橋聯、棒狀氧化鋁顆粒拔出效應、片狀氧化鋁顆粒拔出效應以 及碳化硅晶須拔出效應等有益的增韌因素。當使用納米級的所述多種形貌的氧化鋁顆粒時，兼具晶粒細化的增韌作用；并且，納米級的多形貌氧化鋁顆粒更 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1，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之一將0.5 % - 3.0 % (重量)的C-B燒結助劑，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，2. 0 % -3.0 % (重量)的球狀氧化鋁顆粒，以及，74.0 % - 91.5 % (重量)的碳化 硅粉，以及，碳化硅晶須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IO(TC -3001:溫度區(qū)間固化，之后，在 1700°C - 210(TC溫度區(qū)間燒結0.5 - 3.0小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的 多成份碳化硅陶瓷。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成。由一般 碳化硅晶粒構成的碳化硅粉，它與碳化硅晶須的區(qū)別是公知的。關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 互聯網上找到多家相關的供貨商。片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術或定制 產品，可以由中國武漢大學高新技術產業(yè)發(fā)展部、武漢大學生產力促進中心提 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 有技術中找到，所述現有技術例如(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?CN94100796.0，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。此外，中國浙江省某企業(yè)可大量供應現貨(此物本來主要是用作珠光 顏料的基片)。此外，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。實施例2，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之二將0.5 % - 3.0 % (重量)的C-B燒結助劑，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，2. 0 % -3. 0 % (重量)的球狀氧化鋁顆粒，以及，74. 0 % - 91. 5 % (重量)的碳化硅
粉，以及，碳化硅晶須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，經干燥，造粒，模壓成 型，在IO(TC - 300。C溫度區(qū)間固化，之后，在1700°C - 2100。C溫度區(qū)間燒 結0.5-3.0小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例3，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之三 將0.5 % - 3.0 % (重量)的C-B燒結助劑，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，2. 0 % -3.0% (重量)的球狀氧化鋁顆粒，以及,74.0 % - 91.5 % (重量)的碳化硅 粉，以及，碳化硅晶須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，經干燥，造粒，模壓成型，在10(TC -30(TC溫度區(qū)間 固化，之后，在1700°C -2100°(:溫度區(qū)間燒結0.5-3.0小時，制成嵌入物 包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例4，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之四 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，5. 0 % - 8. 0 % (重量)的球狀氧化鋁顆粒，以及，57.0%-80.0% (重量)的碳化硅粉，以 及，碳化硅晶須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，經干燥，造粒，模壓成型，在100°C -300"溫度區(qū)間固化，之后，在170(TC - 210(TC溫度區(qū)間燒結0.5 - 3.0 小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例5，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之五 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，5. 0 % - 8. 0 % (重量)的球狀氧化鋁顆粒，以及,57. 0 % - 80. 0 % (重量)的碳化硅粉，以 及，碳化硅晶須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，經干燥，造粒，模壓成型，在10(TC -300°。溫度區(qū)間固化，之 后，在1700°C - 210(TC溫度區(qū)間燒結0.5 - 3.0小時，制成嵌入物包括碳化 硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例6，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之六 將62 % - 92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須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，2%-8% (重量)的球狀氧化鋁顆粒，進行干法球磨 混合，之后，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0.5 - 3.0小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例7，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之七將62 % - 92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須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，2%-8% (重量)的球狀氧化鋁顆粒，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0.5 - 3. 0小時，制成嵌 入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例8，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之八 將62 % - 92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須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，2%-8%(重量)的球狀氧化鋁顆粒，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0.5 - 3.0小時，制 成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例l。實施例9，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之九
將62 % - 92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須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，2%-8%(重量)的球狀氧化鋁顆粒，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0. 5 - 3.0小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。實施例10，嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷的制備方法之十 將62 % - 92 % (重量)的碳化硅粉，以及，碳化硅晶須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，2%-8%(重量)的球狀氧化鋁顆粒，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 理完并經干燥后，置于石墨模具中，在195CTC - 220(TC溫度區(qū)間及20()MPa 以上的壓力下燒結0.5 - 3.0小時，制成嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳 化硅陶瓷。其中，片狀氧化鋁顆粒、棒狀氧化鋁顆粒以及球狀氧化鋁顆粒的制備技術 或產品的獲取途徑同實施例1。為方便本領域之外的技術人員理解和實施本發(fā)明，本發(fā)明實施例中凡涉及 "C-B燒結助劑"的實施例，"C-B燒結助劑"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本發(fā)明的目的；為方便本領域之外的技術人員 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。
為方便本領域之外的技術人員理解和實施本發(fā)明，燒結設備可以指定是真空碳管爐或熱壓燒結爐；在互聯網上可以找到許多此類設備的供應商。關于陶瓷性能的測試方法和相關測試儀器，為方便本領域之外的技術人員了解情況，說明如下以適當關鍵詞鍵入檢索，通過中文期刊網以及外文期刊 網以及互聯網各大搜索工具，可以查到許多相關信息。
權利要求
1.一種嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，其組成如下(1)碳化硅晶粒50％～92％(重量)(2)碳化硅晶須2％～10％(重量)(3)片狀氧化鋁嵌入顆粒2％～10％(重量)(4)棒狀氧化鋁嵌入顆粒2％～10％(重量)(5)球狀氧化鋁嵌入顆粒2％～8％(重量)(6)碳化硼或釔鋁石榴石0％～12％(重量)。
2. 根據權利要求1所述的嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，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. 根據權利要求1或2所述的嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，其特征在于，所述棒狀氧化鋁嵌入顆粒的徑向寬度分布在0.1微米與0.8 微米之間。
4. 根據權利要求1所述的嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，其特征在于，所述球狀氧化鋁嵌入顆粒的粒徑分布范圍是介于0.1微米與0.8 微米之間。
5. 根據權利要求1所述的嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷，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，是關于碳化硅陶瓷，特別是一種嵌入物包括碳化硅晶須的多成份碳化硅陶瓷。本發(fā)明的特點，是利用多種形貌的氧化鋁顆粒替換掉一部分的相對昂貴的并且相對難于混料的碳化硅晶須，本發(fā)明的方案是結合利用所述多種形貌的氧化鋁顆粒與碳化硅晶須一起對碳化硅陶瓷進行組合增韌，所述氧化鋁嵌入顆粒原料相對廉價，并且，所述氧化鋁嵌入顆粒原料易于與其它物料均勻混合。
文檔編號C04B35/565GK101164985SQ200610139199
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權日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