一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化铝‑碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，包括：(1)向铝盐溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1～5；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散20～40min，于40～60℃水浴条件加热30～60min，得到氢氧化铝‑碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝‑碳化硅凝胶置于60～80℃烘箱中烘干，于1500～1800℃温度下煅烧1～2h，得到氧化铝‑碳化硅高温陶瓷材料。本发明专利技术制得的氧化铝‑碳化硅高温陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性高。

Preparation of Alumina-Silicon Carbide High Temperature Ceramic Material

The invention discloses a preparation method of alumina-silicon carbide high-temperature ceramic material, which includes: (1) adding hexamethylenetetramine to aluminium salt solution, stirring, and obtaining aluminium hydroxide sol, in which the ratio of the aluminium salt to the content of hexamethylenetetramine is 1:1-5; (2) adding silicon carbide nanoparticles to the aluminium hydroxide sol, ultrasonic dispersion is 20-40 minutes, and 40 minutes. The bath was heated to 30 ~ 60min at 60 degrees Celsius, and the aluminum hydroxide silicon carbide gel was obtained. (3) the aluminum hydroxide SiC gel was dried in 60~80 degree oven and calcined at 1 ~ 2H at 1500~1800 degree temperature to obtain alumina silicon carbide high temperature ceramic material. The alumina-silicon carbide high temperature ceramic material prepared by the invention has high flexural strength and fracture toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法
本专利技术涉及材料
，特别是涉及一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法。
技术介绍
氧化铝物陶瓷粉体作为制备多种陶瓷的原料，其纯度和细度对陶瓷元器件尤其是电子元件的性能和质量有着直接的影响。随着电子元器件向高集成度、高精度、高可靠性、多功能和小型化方向的高速发展，工业上对于粉体的纯度、颗粒尺寸、成型以及烧结特性提出了更高的要求。因此研制高纯、超细、颗粒形貌理想的陶瓷粉体具有广阔的应用前景和重要的战略意义。陶瓷粉体的制备方法主要包括固相法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、蒸发-凝聚法和气相反应法。目前有效、成熟、易于大批量生产的方法主要是化学共沉淀法和高温喷雾热解法。化学共沉淀法是在溶液中利用化学反应，获得金属氢氧化物或难溶盐的沉淀。这些沉淀物须经过高温处理，转变为所需的陶瓷氧化物粉体。其中获得的很多氢氧化物常以一种凝胶形式存在，对下一步的水洗净化和脱水都造成很大的困难。喷雾热解法是采用金属盐的溶液在高温下通过喷雾设备形成雾滴加热分解，形成细粉。这种方法的好处是工艺简单，易于控制，但是设备昂贵，分解温度高，纳米粉体粒径较大。为此，有必要针对上述问题，提出一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，包括：(1)向铝盐溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1～5；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散20～40min，于40～60℃水浴条件加热30～60min，得到氢氧化铝-碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝-碳化硅凝胶置于60～80℃烘箱中烘干，于1500～1800℃温度下煅烧1～2h，得到氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料。优选的，步骤(2)中，所述碳化硅纳米颗粒的制备方法包括：1)根据碳与硅反应生成碳化硅的反应方程式，将中间相碳微球和硅粉按摩尔比1:0.3～1进行称量，置于无水乙醇溶液中混合均匀；2)将混合料干燥，过100～300目筛孔后模压成型为料块；3)将料块置于真空烧结炉内，升温至1420～1500℃，保温10～30min烧结，随炉冷却；4)将真空烧结后的料块取出，置于空气烧结炉内，于500～800℃保温1～6h进行氧化处理；5)将氧化处理后的料块破碎，过筛，得到碳化硅纳米颗粒。优选的，步骤(1)中，所述铝盐溶液选自硝酸铝溶液、氯化铝溶液、硫酸铝溶液中的一种。优选的，所述氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料中，所述碳化硅和所述氧化铝的摩尔分数为1～20％。优选的，所述氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料中，所述碳化硅和所述氧化铝的摩尔分数为5～15％。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中，制备工艺简单，碳化硅颗粒能够均匀地分散在氧化铝中，通过本专利技术中的方法制得的氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性高。具体实施方式本专利技术通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。本专利技术公开一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，包括：(1)向铝盐溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1～5；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散20～40min，于40～60℃水浴条件加热30～60min，得到氢氧化铝-碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝-碳化硅凝胶置于60～80℃烘箱中烘干，于1500～1800℃温度下煅烧1～2h，得到氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料。本专利技术中，根据上述方法所制得的氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料中，所述碳化硅和所述氧化铝的摩尔分数为1～20％，优选的，所述碳化硅和所述氧化铝的摩尔分数为5～15％，进一步优选的，所述碳化硅和所述氧化铝的摩尔分数为10％。在一实施例中，所述碳化硅纳米颗粒的制备方法包括：1)根据碳与硅反应生成碳化硅的反应方程式，将中间相碳微球和硅粉按摩尔比1:0.3～1进行称量，置于无水乙醇溶液中混合均匀；2)将混合料干燥，过100～300目筛孔后模压成型为料块；3)将料块置于真空烧结炉内，升温至1420～1500℃，保温10～30min烧结，随炉冷却；4)将真空烧结后的料块取出，置于空气烧结炉内，于500～800℃保温1～6h进行氧化处理；5)将氧化处理后的料块破碎，过筛，得到碳化硅纳米颗粒。实施例1、制备碳化硅纳米颗粒1)根据碳与硅反应生成碳化硅的反应方程式，将中间相碳微球和硅粉按摩尔比1:0.8进行称量，置于无水乙醇溶液中混合均匀；2)将混合料干燥，过200目筛孔后模压成型为料块；3)将料块置于真空烧结炉内，升温至1450℃，保温20min烧结，随炉冷却；4)将真空烧结后的料块取出，置于空气烧结炉内，于650℃保温5h进行氧化处理；5)将氧化处理后的料块破碎，过筛，得到碳化硅纳米颗粒。2、制备氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料(1)向硝酸铝溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散30min，于50℃水浴条件加热30min，得到氢氧化铝-碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝-碳化硅凝胶置于70℃烘箱中烘干，于1650℃温度下煅烧2h，得到氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料。本专利技术中，对制得的氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料采用三点弯曲断裂法进行抗弯强度测试，采用单边切口梁三点弯曲断裂法进行断裂韧性测试，力学性能结果：抗弯强度为389MPa，断裂韧性为5.68MPa·m1/2。最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铝‑碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)向铝盐溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1～5；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散20～40min，于40～60℃水浴条件加热30～60min，得到氢氧化铝‑碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝‑碳化硅凝胶置于60～80℃烘箱中烘干，于1500～1800℃温度下煅烧1～2h，得到氧化铝‑碳化硅高温陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)向铝盐溶液中加入六次甲基四胺，搅拌，得到氢氧化铝溶胶，其中，所述铝盐与所述六次甲基四胺的物质的量之比为1:1～5；(2)向上述氢氧化铝溶胶中加入碳化硅纳米颗粒，超声分散20～40min，于40～60℃水浴条件加热30～60min，得到氢氧化铝-碳化硅凝胶；(3)将上述氢氧化铝-碳化硅凝胶置于60～80℃烘箱中烘干，于1500～1800℃温度下煅烧1～2h，得到氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的氧化铝-碳化硅高温陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳化硅纳米颗粒的制备方法包括：1)根据碳与硅反应生成碳化硅的反应方程式，将中间相碳微球和硅粉按摩尔比1:0.3～1进行称量，置于无水乙醇溶液中混合均匀；2)将混合料干燥，过1...

【专利技术属性】
技术研发人员：查萍华，
申请(专利权)人：张家港市五湖新材料技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32