一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷制造技术

本发明专利技术提供一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，涉及功能陶瓷技术领域，所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳50～80份、增强纤维15～30份、粘结剂15～30份、表面活性剂3～5份，本发明专利技术采用碳化硅为主相、增强短纤维为增韧强化相，显著提高碳化硅陶瓷的断裂韧性和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷
本专利技术涉及功能陶瓷
，具体涉及一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷。
技术介绍
碳化硅陶瓷材料具有高温强度大、高温抗氧化性强、耐磨损性能好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高、抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用，已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。但是与其它各类陶瓷类似，碳化硅陶瓷同样面临脆性问题，如何提供高韧性的碳化硅陶瓷，是该生产领域关注的重要课题。目前，陶瓷的韧化方式主要有相变增韧、纤维(晶须)增韧、颗粒增韧以及复合增韧。含有碳化硅晶须或炭纤维的增韧碳化硅陶瓷确实是一类具有较高韧性的碳化硅陶瓷，但是，由于其中含有的碳化硅晶须原料成本较高，使得整个增韧陶瓷成品的成本随之上升，引入碳化硅晶须或炭纤维进行增韧，确能使碳化硅陶瓷韧性大幅度提高，但是，长径比很高的碳化硅晶须以及炭纤维总的说来较难与其它碳化硅陶瓷生产原料混合均匀，这在一定程度上影响了增韧碳化硅陶瓷成品的品质均匀性。本专利技术的目的，是提供一种新的增韧方案，本专利技术的目的是利用碳化硅晶须以及炭纤维的增韧强势，在结合使用碳化硅晶须以及炭纤维的同时，引入第三种适当的廉价的增韧物质，与碳化硅晶须以及炭纤维一起对碳化硅陶瓷进行组合增韧，以期减小对于相对难于分散的碳化硅晶须以及炭纤维的依赖，并弱化混料不均可能带来的负面影响。这种解决方案要尽可能兼顾上文述及的各种有益的增韧效应，所述第三种适当的廉价的增韧物质应当尽可能是容易与其它碳化硅陶瓷生产原料均匀混合的物质。专利技术内容针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，它极大的提高了陶瓷的任性。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳50～80份、增强纤维15～30份、粘结剂15～30份、表面活性剂3～5份。优选的，所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳60～80份、增强纤维15～25份、粘结剂15～25份、表面活性剂3～5份。优选的，所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100份、多孔碳68份、增强纤维20份、粘结剂22份、表面活性剂3份。优选的，所述碳化硅粉体的直径为300～800nm。优选的，所述增强纤维为碳纳米管、碳纤维、碳化硅纤维、氧化锆晶须、氧化铝晶须、二氧化硅晶须、二氧化钛晶须中的一种或多种。优选的，所述增强纤维的平均直径为0.5～1.5微米，长度为50～200微米。优选的，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛中的一种。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用活性炭硅化法制备的碳化硅陶瓷具有较高的结合强度。(2)增强纤维具有高强度、高模量及优异的耐高温氧化性的特点，使复合陶瓷产生拨出效应、裂纹偏转，从而提高产物的断裂韧性。本专利技术采用碳化硅为主相、增强短纤维为增韧强化相，显著提高碳化硅陶瓷的断裂韧性和强度。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：直径为300nm的碳化硅粉体100份、多孔碳68份、碳纤维10份、碳化硅纤维10份、聚四氟乙烯22份、表面活性剂3份，其中碳纤维的平均直径为0.5微米，长度为200微米，碳化硅的平均直径为1微米，长度为100微米。所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳化硅粉体、多孔碳、碳纤维、碳化硅纤维、聚四氟乙烯、表面活性剂加水混合均匀，并模压成型，获得生坯；(2)将生坯放入真空烧结炉中，并在500℃的条件下预烧结2hr，获得预烧结坯，再在1300℃的条件下烧结3hr，获得嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷。本实施例的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷其体密为2.8g/cm3，硬度为95HRA，抗弯强度为680MPa，断裂韧性为7.8MPa·m1/2实施例2：一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：直径为500nm的碳化硅粉体100份、多孔碳60份、二氧化硅晶须10份、二氧化钛晶须15份、聚乙烯醇30份、表面活性剂3份，其中二氧化硅晶须的平均直径为1.2微米，长度为150微米，二氧化钛晶须的平均直径为1微米，长度为120微米。所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳化硅粉体、多孔碳、二氧化硅晶须、二氧化钛晶须、聚乙烯醇、表面活性剂加水混合均匀，并模压成型，获得生坯；(2)将生坯放入真空烧结炉中，并在500℃的条件下预烧结2hr，获得预烧结坯，再在1300℃的条件下烧结3hr，获得嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷。本实施例的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷其体密为3.05g/cm3，硬度为76HRA，抗弯强度为635MPa，断裂韧性为8.9MPa·m1/2实施例3：一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：直径为800nm的碳化硅粉体105份、多孔碳80份、氧化锆晶须10份、氧化铝晶须20份、聚乙烯吡咯烷酮25份、表面活性剂3份，其中氧化锆晶须的平均直径为1.5微米，长度为200微米，氧化铝晶须的平均直径为1.5微米，长度为50微米。所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳化硅粉体、多孔碳、氧化锆晶须、氧化铝晶须、聚乙烯吡咯烷酮、表面活性剂加水混合均匀，并模压成型，获得生坯；(2)将生坯放入真空烧结炉中，并在500℃的条件下预烧结2hr，获得预烧结坯，再在1300℃的条件下烧结3hr，获得嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷。本实施例的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷其体密为3.8g/cm3，硬度为88HRA，抗弯强度为620MPa，断裂韧性为8.3MPa·m1/2实施例4：一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：直径为500nm的碳化硅粉体120份、多孔碳50份、碳纳米管25份、聚乙烯醇缩丁醛15份、表面活性剂5份，其中碳纳米管的平均直径为0.5微米，长度为50微米。所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳化硅粉体、多孔碳、碳纳米管、聚乙烯醇缩丁醛、表面活性剂加水混合均匀，并模压成型，获得生坯；(2)将生坯放入真空烧结炉中，并在500℃的条件下预烧结2hr，获得预烧结坯，再在1300℃的条件下烧结3hr，获得嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷。本实施例的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷其体密为3.5g/cm3，硬度为95HRA，抗弯强度为650MPa，断裂韧性为7.2MPa·m1/2综上，本专利技术实施例具有如下有益效果：本专利技术采用碳化硅为主相、增强短纤维为增韧强化相，显著提高碳化硅陶瓷的断裂韧性和强度。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，其特征在于，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳50～80份、增强纤维15～30份、粘结剂15～30份、表面活性剂3～5份。

【技术特征摘要】
1.一种嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，其特征在于，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳50～80份、增强纤维15～30份、粘结剂15～30份、表面活性剂3～5份。2.如权利要求1所述的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，其特征在于，所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、多孔碳50～80份、增强纤维15～30份、粘结剂15～30份、表面活性剂3～5份。3.如权利要求2所述的嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，其特征在于，所述嵌有增韧物质的碳化硅陶瓷，由以下重量份的物质组成：碳化硅粉体100～120份、增强纤维15～30份、粘结剂15...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春毅，
申请(专利权)人：吴中区穹窿山天仲高分子材料技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32