一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅陶瓷具有高強度、高硬度、耐磨、耐熱、幾乎耐所有化學物品腐蝕等特性，還具有優(yōu)越的高溫力學、熱學性能、抗輻射性能和抗氧化性能。但碳化硅陶瓷還存在脆性、韌性不夠的缺點，限制了碳化硅陶瓷在航空航天、核工業(yè)、大型石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此復(fù)合陶瓷基材料是提高碳化硅陶瓷性能的有效途徑。本發(fā)明添加的不銹鋼粉末和鈦粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能、強度和韌性，并且提高了材料的相對密度，提高燒結(jié)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅60-70、不銹鋼粉末9-12、鈦粉7-9、淀粉2_4、粉煤灰3_5、鈦酸酯偶聯(lián)劑1_2、無水乙醇10-15、高耐磨碳黑3-4、硬脂酸鈣1-2、液體石蠟1-3、燒結(jié)助劑2_4、去離子水80-100 ；所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0005]本發(fā)明所述一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫燒結(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明添加的不銹鋼粉末和鈦粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能、強度和韌性，并且提高了材料的相對密度，提高燒結(jié)性能，擴大了陶瓷的應(yīng)用范圍，本發(fā)明方法原料易得，周期短，降低了燒結(jié)溫度，成本降低，節(jié)約了資源。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0008]一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅70、不銹鋼粉末10、鈦粉9、淀粉4、粉煤灰3、鈦酸酯偶聯(lián)劑2、無水乙醇15、高耐磨碳黑4、硬脂酸鈣2、液體石蠟2、燒結(jié)助劑3、去離子水95 ；
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鋁5、氧化釔2、氯化銨2、硝酸銥6、碳納米顆粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液體石蠟3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501、人造金剛石粉末3、醋酸乙烯樹脂2、磷酸三甲酚酯1、純化水5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0009]本發(fā)明所述一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨5小時后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌均勻后過300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用190MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫燒結(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1800° C，保溫5小時后緩慢降溫到1450° C，隨爐冷卻即得。
[0010]本實施例中陶瓷的性能指標結(jié)果如下:
耐堿性實驗:不溶于任何強堿；
耐酸性試驗:不溶于任何強酸；
硬度(GPa):37.5 ；
彈性模量(GPa):410 ；
抗折強度(MPa):158 ;
斷裂韌性(Mpa/m1/2):4.90 ；
熱膨脹系數(shù)(10_5/K):2.8 ；
熱傳導率(W/mK):90.5。
【主權(quán)項】
1.一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅60-70、不銹鋼粉末9-12、鈦粉7-9、淀粉2_4、粉煤灰3_5、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2、無水乙醇10-15、高耐磨碳黑3-4、硬脂酸鈣1-2、液體石蠟1_3、燒結(jié)助劑2_4、去離子水80-100 ； 所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用； (2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫燒結(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅60-70、不銹鋼粉末9-12、鈦粉7-9、淀粉2-4、粉煤灰3-5、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2、無水乙醇10-15、高耐磨碳黑3-4、硬脂酸鈣1-2、液體石蠟1-3、燒結(jié)助劑2-4、去離子水80-100；本發(fā)明添加的不銹鋼粉末和鈦粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能、強度和韌性，并且提高了材料的相對密度，提高燒結(jié)性能，擴大了陶瓷的應(yīng)用范圍，本發(fā)明方法原料易得，周期短，降低了燒結(jié)溫度，成本降低，節(jié)約了資源。
【IPC分類】C22C1-05, C22C29-02
【公開號】CN104651699
【申請?zhí)枴緾N201510042588
【發(fā)明人】夏云
【申請人】安徽省和翰光電科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月28日