【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳化硅陶瓷制备领域，尤其涉及一种sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、碳化硅陶瓷材料具备高硬度、高刚度、耐磨损等良好的力学性能，同时有着抗氧化、抗热震、高热导率、低热膨胀系数等优异的热学性能，使其可应用在精密轴承、压缩气缸、耐磨密封件、燃气转子、喷嘴核反应堆及热核反应堆等领域。制备碳化硅陶瓷的主流工艺有无压烧结、热压烧结及反应烧结等；其中，热压烧结主要是在烧结过程中同时对坯体施加压力，以加速致密化。反应烧结一般是让原料混合物等发生固相反应，以合成陶瓷材料；相对而言，其制备工艺简单，而且烧结温度较低、烧结时间较短，可实现净尺寸烧结等，应用前景广泛。
2、采用传统反应烧结方法制得反应烧结碳化硅陶瓷，该材料可应用在航空航天、高温结构件及耐磨构件等领域。而反应烧结碳化硅陶瓷的应用主要受限于：其脆性过大，韧性较低，在应用过程中易发生脆性断裂造成材料损坏。目前，解决该问题的方案通常包括：向反应烧结碳化硅陶瓷中引入纳米晶须或纤维等对其进行增韧，通过纤维断裂、纤维脱粘、纤维拔出、裂纹桥联及裂纹偏转等机制，实现对陶瓷材料内应力的能量损耗来提升材料韧性。
3、但是，外部添加的一些晶须增强体较难分散，且与陶瓷材料间存在组分差异，从而在材料内部形成缺陷导致影响材料的使用性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷及其制备方法，采用本专利技术制备方法可原位生成纳米晶须，通过在材料内部的应力损耗机制，可实现对反应烧
2、本专利技术提供一种sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，包括：
3、步骤s1、以35～55wt％的碳化硅粉、30～45wt％的炭黑和10～20wt％的二氧化硅粉为主原料，与粘结剂、分散剂和水混合，所述粘结剂和分散剂用量分别为主原料总重量的1～5wt％，配制成陶瓷浆料；
4、步骤s2、将所述陶瓷浆料置于模具中，静置并干燥成型，经脱模得到多孔陶瓷坯体；
5、步骤s3、将所述多孔陶瓷坯体用硅粉掩埋，在流动的氩气气氛下升温至1450～1550℃，保温进行碳热还原，制得sicnw/sic/c多孔陶瓷预制体；然后升温至1650～1750℃，在真空度为1～30pa下真空保温，之后冷却，得到sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷。
6、在本专利技术的实施例中，步骤s1中，所述二氧化硅粉的纯度为90～99.9％，粒度为1～10μm。
7、在本专利技术的实施例中，步骤s1中，所述碳化硅粉的纯度为85～99.9％，粒度为5～40μm；所述炭黑的纯度为95～99.9％，粒度为1～20μm。
8、在本专利技术的实施例中，步骤s1中，所述粘结剂为羟甲基纤维素盐和羟乙基纤维素中的一种或多种；和/或，所述分散剂为乙醇、甲基戊醇、聚乙二醇和脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
9、在本专利技术的实施例中，步骤s1中，先按比例将碳化硅粉、二氧化硅粉和炭黑混合球磨2-4h，再加入粘结剂、分散剂和水，配制成陶瓷浆料。
10、在本专利技术的实施例中，步骤s2包括：将所述陶瓷浆料注入模具中，静置7～9h，冷冻干燥或鼓风干燥24h后，经脱模得到多孔陶瓷坯体。
11、在本专利技术的实施例中，步骤s3中，所述硅粉的用量为多孔陶瓷坯体重量的2倍，均匀分两次铺展掩埋所述多孔陶瓷坯体。
12、在本专利技术的实施例中，步骤s3中，所述氩气气氛下保温的时间为2～10h，所述真空保温的时间为30～120min，之后自然冷却，即得sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷。进一步地，步骤s3中，所述氩气气氛下保温的时间为2～5h；所述真空保温的真空度为5～30pa。
13、本专利技术提供一种如前所述的制备方法制成的sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷。
14、与现有技术相比，本专利技术以一定比例的碳化硅粉、炭黑和二氧化硅粉为主原料，通过二氧化硅粉与炭黑的碳热还原，在多孔陶瓷坯体中原位生成sic陶瓷纳米晶须；并通过反应熔渗使熔融si与炭黑反应生成sic、实现陶瓷材料的反应烧结。本专利技术中过量的炭黑可确保二氧化硅的完全反应，并作为反应熔渗的碳源，经碳热还原法与反应熔渗法结合的一步法制得了sic纳米晶须增强的碳化硅陶瓷。本专利技术利用原位生成相同组成的sic纳米晶须，在sic陶瓷材料内部的应力损耗机制实现了对反应烧结碳化硅陶瓷的增韧。本专利技术提升了材料的制备效率，工艺简单、且过程易于控制，利于规模化推广。
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1.一种SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述二氧化硅粉的纯度为90～99.9％，粒度为1～10μm。
3.根据权利要求1所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳化硅粉的纯度为85～99.9％，粒度为5～40μm；所述炭黑的纯度为95～99.9％，粒度为1～20μm。
4.根据权利要求1所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述粘结剂为羟甲基纤维素盐和羟乙基纤维素中的一种或多种；和/或，所述分散剂为乙醇、甲基戊醇、聚乙二醇和脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，先按比例将碳化硅粉、二氧化硅粉和炭黑混合球磨2-4h，再加入粘结剂、分散剂和水，配制成陶瓷浆料。
6.根据权利要求1-4任一项所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S2
7.根据权利要求1-4任一项所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述硅粉的用量为多孔陶瓷坯体重量的2倍，均匀分两次铺展掩埋所述多孔陶瓷坯体。
8.根据权利要求7所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述氩气气氛下保温的时间为2～10h，所述真空保温的时间为30～120min，之后自然冷却，即得SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷。
9.根据权利要求8所述的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述氩气气氛下保温的时间为2～5h；所述真空保温的真空度为5～30Pa。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制成的SiC纳米晶须增强碳化硅陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述二氧化硅粉的纯度为90～99.9％，粒度为1～10μm。
3.根据权利要求1所述的sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碳化硅粉的纯度为85～99.9％，粒度为5～40μm；所述炭黑的纯度为95～99.9％，粒度为1～20μm。
4.根据权利要求1所述的sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述粘结剂为羟甲基纤维素盐和羟乙基纤维素中的一种或多种；和/或，所述分散剂为乙醇、甲基戊醇、聚乙二醇和脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的sic纳米晶须增强碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，先按比例将碳化硅粉、二氧化硅粉和炭黑混合球磨2-4h，再加入粘结剂、分散剂和水，配制成陶瓷浆料。
【专利技术属性】
技术研发人员：王震，吴郑敏，刘辉，戚芳，陆毅，徐婷，
申请(专利权)人：乌镇实验室，
类型：发明
国别省市：
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