三氧化二铝-碳化硅复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三氧化二铝‑碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将第一混合粉末与第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在第四混合粉末中，第一混合粉末的质量百分比为85‑95％；对第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对板材进行微波烧结。本发明专利技术的三氧化二铝‑碳化硅复合材料的断裂韧性、硬度和抗弯强度好，产品综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
三氧化二铝-碳化硅复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，特别涉及一种三氧化二铝-碳化硅复合材料及其制备方法。
技术介绍
氧化铝陶瓷是发展比较早、应用较广泛的一种陶瓷材料，它具有耐高温、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、密度小、价格便宜等优点。但是，氧化铝断裂韧性较低的缺点限制了它的广泛应用。为了克服氧化铝断裂韧性较低的缺点，现有技术提出了许多氧化铝陶瓷的增韧方法及原理，其中比较有代表性的包括：有颗粒弥散增韧、纤维和晶须增韧、氧化锆相变增韧、复合增韧与自增韧等等。其中，三氧化二铝-碳化硅复合材料就是一种比较典型的具有增韧特性的氧化铝陶瓷，为了进一步增韧，某些现有技术提出了利用莫来石晶须增韧氧化铝陶瓷的技术，这种技术的缺陷在于：1、莫来石晶须与三氧化二铝-碳化硅粉体的混合比较困难，二者很难混合均匀，这导致产品质量不稳定；2、正是由于莫来石晶须与三氧化二铝-碳化硅粉体混合困难，所以当粉体与晶须质量较大时，两者基本不能形成均匀混合，这限制了这种材料的产业化应用；3、莫来石晶须价格较高，造成生产成本较高。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三氧化二铝-碳化硅复合材料及其制备方法，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种三氧化二铝-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将第一混合粉末与第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在第四混合粉末中，第一混合粉末的质量百分比为85-95％；对第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对板材进行微波烧结。优选地，上述技术方案中，以重量百分比计，Al2O3粉的质量占第一混合粉末质量的40-50％，SiC粉的质量占第一混合粉末质量的40-45％，余量为Si3N4粉。优选地，上述技术方案中，第一球磨的工艺具体为：球磨机转速为500-700rpm，球磨时间为2-3h。优选地，上述技术方案中，以重量百分比计，Ti粉的质量占第二混合粉末质量的30-40％，Ni粉的质量占第二混合粉末质量的30-40％，余量为Co粉。优选地，上述技术方案中，第二球磨的工艺具体为：球磨机转速为1000-1500rpm，球磨时间为15-25h。优选地，上述技术方案中，第一还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600-700℃，热处理时间为40-70min。优选地，上述技术方案中，第三球磨的工艺具体为：球磨机转速为1000-1500rpm，球磨时间为4-5h。优选地，上述技术方案中，第二还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为800-900℃，热处理时间为40-70min。优选地，上述技术方案中，微波烧结的具体工艺为：微波烧结气氛为氩气，微波烧结温度为1200-1350℃，烧结时间为20-25min。本专利技术还提供了一种三氧化二铝-碳化硅复合材料，该复合材料是由如权利要求前述制备方法制备的。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、以金属粉替代了莫来石晶须，实验表明金属粉与三氧化二铝-碳化硅粉体的混合是更容易的，所以可以减少球磨时间并可以制造总质量较大的产品；2、本专利技术设计了一种新的技术粉体组分，实验表明，这种金属混合粉体，能够较大幅度的提高三氧化二铝-碳化硅复合材料的断裂韧性；3、通过还原热处理使得能够进行长时间球磨，并且确保了产品的准确化学成分，提高了产品性能；4、优化三氧化二铝-碳化硅复合材料的成分，提高力学性能。具体实施方式除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。本专利技术的装置均是本领域常规的装置，本专利技术所使用的原料均可以购自化工用品商店，断裂韧性、抗弯强度、硬度测试均参照有关国家标准进行。实施例1三氧化二铝-碳化硅复合材料是以如下方法制备的：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将第一混合粉末与第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在第四混合粉末中，第一混合粉末的质量百分比为85％；对第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对板材进行微波烧结。以重量百分比计，Al2O3粉的质量占第一混合粉末质量的40％，SiC粉的质量占第一混合粉末质量的40％，余量为Si3N4粉。第一球磨的工艺具体为：球磨机转速为500rpm，球磨时间为3h。以重量百分比计，Ti粉的质量占第二混合粉末质量的30％，Ni粉的质量占第二混合粉末质量的30％，余量为Co粉。第二球磨的工艺具体为：球磨机转速为1000rpm，球磨时间为25h。第一还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600℃，热处理时间为70min。第三球磨的工艺具体为：球磨机转速为1000，球磨时间为5h。第二还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为800℃，热处理时间为70min。微波烧结的具体工艺为：微波烧结气氛为氩气，微波烧结温度为1200℃，烧结时间为25min。实施例2三氧化二铝-碳化硅复合材料是以如下方法制备的：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将第一混合粉末与第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在第四混合粉末中，第一混合粉末的质量百分比为95％；对第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对板材进行微波烧结。以重量百分比计，Al2O3粉的质量占第一混合粉末质量的50％，SiC粉的质量占第一混合粉末质量的45％，余量为Si3N4粉。第一球磨的工艺具体为：球磨机转速为700rpm，球磨时间为2h。以重量百分比计，Ti粉的质量占第二混合粉末质量的40％，Ni粉的质量占第二混合粉末质量的40％，余量为Co粉。第二球磨的工艺具体为：球磨机转速为1500rpm，球磨时间为15h。第一还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为700℃，热处理时间为40min。第三球磨的工艺具体为：球磨机转速为1500rpm，球磨时间为4h。第二还原热处理的工艺具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为900℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氧化二铝‑碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将所述Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将所述Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对所述第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将所述第一混合粉末与所述第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在所述第四混合粉末中，所述第一混合粉末的质量百分比为85‑95％；对所述第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对所述第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对所述板材进行微波烧结。

【技术特征摘要】
1.一种三氧化二铝-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉；将所述Al2O3粉、SiC粉以及Si3N4粉进行第一球磨，得到第一混合粉末；提供Ti粉、Ni粉以及Co粉；将所述Ti粉、Ni粉以及Co粉进行第二球磨，得到第二混合粉末；对所述第二混合粉末进行第一还原热处理，得到第三混合粉末；将所述第一混合粉末与所述第三混合粉末混合并进行第三球磨，得到第四混合粉末，其中在所述第四混合粉末中，所述第一混合粉末的质量百分比为85-95％；对所述第二混合粉末进行第二还原热处理，得到第五混合粉末；对所述第五混合粉末进行冷等静压，以便成型板材；以及对所述板材进行微波烧结。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以重量百分比计，所述Al2O3粉的质量占所述第一混合粉末质量的40-50％，所述SiC粉的质量占所述第一混合粉末质量的40-45％，余量为所述Si3N4粉。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一球磨的工艺具体为：球磨机转速为500-700rpm，球磨时间为2-3h。4.如权利要求1所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕崇新，
申请(专利权)人：深圳万佳互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44