陶瓷基复合材料及成形技术制造技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷基复合材料成形技术，综合了压注、注凝、浸渗的原理，用以制备复杂形状、结构组分密度均匀、高强度的陶瓷基复合材料坯体，再进行烧结获得高韧性陶瓷基复合材料制品。本发明专利技术提出的技术是一种创新的制备高性能复杂形状纤维增强陶瓷基复合材料的低成本、近净尺寸成形技术，与现有纤维增强陶瓷基复合材料成形制备技术相比，均具有明显的优越性，成形时间短，生产效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料及成形技术，特别是一种陶瓷基复合材料及成形 技术。
技术介绍
陶瓷材料由于具有高强度、高硬度、极好的耐磨、耐高温和耐腐蚀性能， 使其作为高性能结构材料得到了广泛的应用。世界各国都把结构陶瓷看作是对, 未来工业革命有重大作用的高技术新材料而给以重点研究和发展。但由于陶瓷 材料本身固有的脆性，作结构材料使用时缺乏足够的可靠性，从而使其应用范 围受到了很大的限制。多年来，陶瓷工作者利用不同的增韧机理，采用不同的 制备技术，制得了许多不同类型的陶瓷基复合材料，使得陶瓷材料的脆性有所 改善，韧性有了明显的提高，并在某些工业领域中得到推广使用。在陶瓷基复合材料中，纤维增强陶瓷基复合材料的增韧作用尤为显著，因 而倍受陶瓷界关注，但因成形过程的复杂性，以及在可靠性、成本等方面存在 的问题，而限制了其实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种陶瓷基复合材料及 成形技术，通过压注机使陶瓷浓悬浮体压注、浸渗增强纤维预制体，然后原位 固化成形，以制备形状复杂、高密度、高均匀性、高强度、高韧性的纤维增强 陶瓷基复合材料。本专利技术的目的是这样实现的，包括下列各步骤a 、配料，在水中加入5 45wt %的凝胶单体与交联单体配制成预混液， 凝胶单体与交联单体的比例为7:1 270:1之间，并在预混液中加入陶瓷粉体质量O.Ol 3wt %的有机分散剂，再在上述预混液中加入陶瓷粉体，加入量为 预混液和陶瓷粉体总量的45 60vol %体积分数；b 、搅拌，将上述配制的陶瓷浓悬浮体进行搅拌球磨1 30h ，制备动力 粘度< 0.5Pa'S的坯料，将坯料温度保持在10 35 °C之间，按每1000g水中 加入0.1 30ml引发剂，边均匀搅拌边进行真空除泡；c 、压注、固化，将纤维预制体置于压注机模具内，再将上述搅拌好的高 固相含量、低粘度陶瓷浆料加入到压注机加料室内，闭模后在压力及超声波振 动条件下注入、充填、浸渗纤维预制体，待这一过程充分进行后，实施加热保 压，模具温度在65 105 °C之间，所加压力在0 . 1 200MPa之间，保压时 间为lmin至30min之间，坯料在温度和压力的作用下固化，并与纤维预制体 牢固粘结复合成形；d 、脱模，脱模获得纤维增强陶瓷基复合材料坯件，然后进行烧结获得成HI叩o本专利技术提出的技术是一种创新的制备高性能复杂形状纤维增强陶瓷基复合 材料的低成本、近净尺寸成形技术，陶瓷基坯料在纤维预制体中的浸渗复合通过下述方法实现先将陶瓷粉体分散于含有有机单体的水溶液中形成稳定均匀、 高固相含量、低粘度浆料，再将装料在压力下注入、浸渗到预置于模具中的纤 维预制体内，然后在一定的催化、温度、压力条件下，有机单体聚合交联成三 维网状结构，浸渗到纤维预制体内的浆料原位固化，与纤维预制体复合成形， 得到纤维增强陶瓷基复合材料坯体。本专利技术提出的成形技术与现有纤维增强陶 瓷基复合材料成形制备技术相比，均具有明显的优越性，成形时间短，生产效 率高，成形温度低，对陶瓷种类适应性广，可成形形状复杂的纤维增强陶瓷基 复合材料制品，坯料中有机物含量极小，使脱脂工艺显著简化，脱脂时间大大縮短。本专利技术综合了压注、注凝、浸渗的原理，用以制备复杂形状、结构组分 密度均匀、高强度的陶瓷基复合材料坯体，再进行烧结获得高韧性陶瓷基复合 材料制品。 具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1市售Ah03粉体原料，颗粒平均粒径lpm左右，混入5wt % Zr02纳米 粉体，在去离子水中溶入20wt Q/^的丙烯酞胺和亚甲基双丙烯酞胺形成预混液， 丙烯酞胺和亚甲基双丙烯酞胺比例为30:1 ，预混液中加入0.3wty。 A1203粉 体质量的有机分散剂…改性聚丙烯酸氨，然后加入34vol %体积分数的复合陶 瓷粉体，经搅拌球磨制得粘度〈0.25Pas的陶瓷装料，按1000g水加5ml过硫 酸氨的比例在坯料中加入引发剂，混合均匀后真空除泡，将SiC短纤维晶须制 成纤维含量20 %的多孔网格状预制体置于模内，再将上述搅拌好的高固相含 量、低粘度陶瓷浆料加入到压注机加料室内，闭模后在压力下及超声波振动条 件下注入、充填、浸渗纤维预制体，待这一过程充分进行后，实施加热保压， 模具温度为5(TC ，所加压力为70MPa,9min后固化成形，脱模获得纤维增强 陶瓷基复合材料坯件，然后烧结获得成品。实施例2SiC粉料，颗粒直径为0.6pm，与3wt% ( B4C+C)粉体混合，在去离子 水中溶入14wt %的环氧乙烷单体和乙二醇形成预混液，环氧乙烷和乙二醇比 例为8:1。在预混液中加入0.3wty。混合陶瓷粉体质量的分散剂…氢氧化四甲 基氨，然后加入57vol %体积分数的复合陶瓷粉体，经搅拌球磨制得粘度< 0.25Pa.s的陶瓷浆料，按1000g水加Znil四甲基乙二胺的比例在坯料中加入。权利要求1、一种陶瓷基复合材料及成形技术，包括如下步骤a、配料，在水中加入5～45wt％的凝胶单体与交联单体配制成预混液，凝胶单体与交联单体的比例为7:1～270:1之间，并在预混液中加入陶瓷粉体质量0.01～3wt％的有机分散剂，再在上述预混液中加入陶瓷粉体，加入量为预混液和陶瓷粉体总量的45～60vol％体积分数；b、搅拌，将上述配制的陶瓷浓悬浮体进行搅拌球磨1～30h，制备动力粘度<0.5Pa·S的坯料，将坯料温度保持在10～35℃之间，按每1000g水中加入0.1～30ml引发剂，边均匀搅拌边进行真空除泡；c、压注、固化，将纤维预制体置于压注机模具内，再将上述搅拌好的高固相含量、低粘度陶瓷浆料加入到压注机加料室内，闭模后在压力及超声波振动条件下注入、充填、浸渗纤维预制体，待这一过程充分进行后，实施加热保压，模具温度在65～105℃之间，所加压力在0.1～200MPa之间，保压时间为1min至30min之间，坯料在温度和压力的作用下固化，并与纤维预制体牢固粘结复合成形；d、脱模，脱模获得纤维增强陶瓷基复合材料坯件，然后进行烧结获得成品。2、 根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料及成形技术，其特征是，通过压 注机使陶瓷浓悬浮体压注、浸渗增强纤维预制体，然后原位固化成形，以制备 形状复杂、高密度、高均匀性、高强度、高韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。全文摘要本专利技术涉及一种陶瓷基复合材料成形技术，综合了压注、注凝、浸渗的原理，用以制备复杂形状、结构组分密度均匀、高强度的陶瓷基复合材料坯体，再进行烧结获得高韧性陶瓷基复合材料制品。本专利技术提出的技术是一种创新的制备高性能复杂形状纤维增强陶瓷基复合材料的低成本、近净尺寸成形技术，与现有纤维增强陶瓷基复合材料成形制备技术相比，均具有明显的优越性，成形时间短，生产效率高。文档编号C04B35/624GK101386540SQ200810228400公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日专利技术者青 肖 申请人:青 肖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基复合材料及成形技术，包括如下步骤：　ａ、配料，在水中加入５～４５ｗｔ％的凝胶单体与交联单体配制成预混液，凝胶单体与交联单体的比例为７∶１～２７０∶１之间，并在预混液中加入陶瓷粉体质量０．０１～３ｗｔ％的有机分散剂，再在上述预混液中加入陶瓷粉体，加入量为预混液和陶瓷粉体总量的４５～６０ｖｏｌ％体积分数；　ｂ、搅拌，将上述配制的陶瓷浓悬浮体进行搅拌球磨１～３０ｈ，制备动力粘度＜０．５Ｐａ.Ｓ的坯料，将坯料温度保持在１０～３５℃之间，按每１０００ｇ水中加入０．１～３０ｍｌ引发剂，边均匀搅拌边进行真空除泡；　ｃ、压注、固化，将纤维预制体置于压注机模具内，再将上述搅拌好的高固相含量、低粘度陶瓷浆料加入到压注机加料室内，闭模后在压力及超声波振动条件下注入、充填、浸渗纤维预制体，待这一过程充分进行后，实施加热保压，模具温度在６５～１０５℃之间，所加压力在０．１～２００ＭＰａ之间，保压时间为１ｍｉｎ至３０ｍｉｎ之间，坯料在温度和压力的作用下固化，并与纤维预制体牢固粘结复合成形；　ｄ、脱模，脱模获得纤维增强陶瓷基复合材料坯件，然后进行烧结获得成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖青，
申请(专利权)人：肖青，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]