專利名稱：一種韌性復合陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷，尤其是一種斷韌性達到10Mpa·m1/2的高強韌性復合陶瓷。
背景技術(shù)：
隨著材料科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，陶瓷材料的應(yīng)用范圍日益擴大，各種人工改性陶瓷體不斷產(chǎn)生，在生產(chǎn)實踐中陶瓷材料最大的缺點就是其脆性。不僅容易破損，而且體面比難以做得大，因此，開發(fā)新型韌性陶瓷，一直是陶瓷材料研究的熱門課題。韌性陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，比如航天航空器的隔熱層、機甲車的復合裝甲、大體面比的瓷磚、機械零部件等。
目前，韌性陶瓷傳統(tǒng)的制備方法主要有兩種，一種是采用碳化硼陶瓷基料加TiB2等增韌劑經(jīng)多次多相燒結(jié)而成，其增韌機理是細化晶粒、偏轉(zhuǎn)裂紋。一般斷韌性可以達到5.5Mpa·m1/2，如采用納米級原料制備，斷韌性可以達到7.5-8.0Mpa·m1/2。另一種方法是采用高分子碳化合物作為先驅(qū)體，加碳化硅化合物經(jīng)二次燒結(jié)，形成具有多層平面化的網(wǎng)狀陶瓷纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維或碳硅纖維陶瓷，其整體斷韌性一般可以達到7.0Mpa·m1/2，但由于此法僅能形成平面狀的陶瓷纖維結(jié)構(gòu)，因而，其斷韌強度并不高，陶瓷雖不易整體斷開，卻較易破裂，或產(chǎn)生傷痕。
隨著社會經(jīng)濟的進步，在生產(chǎn)實踐過程中對陶瓷的韌性提出了更高的要求，因此，開發(fā)高強韌性陶瓷材料具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了進一步提高陶瓷材料的韌性，本發(fā)明提供一種新型的韌性陶瓷制備方法，以對三甲基環(huán)硼氮烷單體為先驅(qū)體，加SiC微粉和燒結(jié)助劑，在氮氣氣氛以及加壓條件下，經(jīng)一次燒結(jié)而成，本發(fā)明的增韌機理同一般先驅(qū)體法制備韌性陶瓷的機理類似，即通過對先驅(qū)體單體的熱解，使其形成具有纖維狀的陶瓷復合材料。所不同的是傳統(tǒng)的先驅(qū)體熱解方法只能形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明則利用環(huán)硼氮烷中的三個對位甲基，在高溫下與SiC微粉反應(yīng)，形成穩(wěn)定牢固的立體的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并利用SiC的細化晶粒形成更致密的晶體結(jié)構(gòu)的機理，進一步增韌，從而形成Si-C-B-N-M結(jié)構(gòu)的復合陶瓷基體。
下面結(jié)合實施例進一步說明以對位三甲基環(huán)硼氮烷(單體)、SiC微粉和燒結(jié)助劑(AlN或者Y2O3)，按10∶0.5∶0.1的比例配制，經(jīng)液固二相充分混合均勻后注入裝有石墨墊片的鋼模具，通以氮氣，并緩慢加壓達到35Kpa，同時以30℃/h的速度加溫到400℃，使混合物進行交聯(lián)反應(yīng)，待72小時后迅速加溫到1500℃，壓力調(diào)整為常壓，進行熱解燒結(jié)5小時。然后退火，待其自然冷卻后，即可得到本發(fā)明物質(zhì)。
以上述方法來制備陶瓷瓷磚，產(chǎn)品的體面比可以達到0.005，經(jīng)過斷韌實驗，其斷韌性達到10Mpa·m1/2以上。經(jīng)晶相分析，其形成的是Si-C-B-N-M復合陶瓷體，其中M為金屬離子，和所加入的燒結(jié)助劑的金屬離子相對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種韌性復合陶瓷，其特征是采用對三甲基環(huán)硼氮烷為先驅(qū)體。
2.一種韌性復合陶瓷，其特征是將對三甲基環(huán)硼氮烷(單體)、SiC微粉和燒結(jié)助劑，混合比為10∶0.5∶0.1，經(jīng)液固二相充分混合后注模，在氮氣氣氛下加壓燒結(jié)而成。
3.一種韌性復合陶瓷，其特征是具有Si-C-B-N-M立體交聯(lián)陶瓷纖維結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所描述之陶瓷體，其特征是具有高強韌性，斷韌性可以達到10Mpa·m1/2以上。
全文摘要
一種具有高強韌性的陶瓷，采用對三甲基環(huán)硼氮烷單體為先驅(qū)體，加SiC微粉和燒結(jié)助劑，在氮氣氣氛以及加壓條件下，經(jīng)一次燒結(jié)而成。本發(fā)明的陶瓷晶體結(jié)構(gòu)屬于Si－C－B－N－M復合陶瓷體，其中M族系金屬系，與所加入的燒結(jié)助劑中的金屬離子相對應(yīng)。本發(fā)明的陶瓷材料具有交聯(lián)狀的立體陶瓷纖維結(jié)構(gòu)，經(jīng)實驗其斷韌性可以達到10MPa·m
文檔編號C04B35/58GK1657495SQ20041001644
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者詹樹雄, 詹明光 申請人:上海福祥陶瓷有限公司