The invention discloses a preparation method of a three dimensional silicon carbide fiber reinforced zirconium oxide composite ceramic composite material, including the following steps: (1) stabilizing the SiO2 ZrO2 composite sol; (2) impregnating a three-dimensional silicon carbide fiber preform in the stable SiO2 ZrO2 composite sol; (3) dry impregnated. Three dimensional silicon carbide fiber preform; (4) heat treatment; (5) the heat treatment process of repeated steps (2) ~ (4), until the three-dimension silicon carbide fiber reinforced silicon oxide zirconium complex ceramic composite intermediate is less than 1% weight increase compared to the previous impregnation drying process. Silicon carbide fiber reinforced zirconia zirconia composite ceramic composites. The three-dimensional silicon carbide fiber reinforced zirconia zirconia composite ceramic composite material has the advantages of high temperature resistance, good oxidation resistance and excellent mechanical properties.
【技术实现步骤摘要】
三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料及其制备方法
本专利技术属于耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料及其制备
,尤其涉及一种三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料及其制备方法。
技术介绍
氧化硅-氧化锆复相陶瓷是SiO2和ZrO2发生反应形成的固溶体结构化合物,兼具SiO2和ZrO2的耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优点,是一种优良的耐高温陶瓷材料,在高温催化剂载体、玻璃和炼钢窑炉的耐火材料、抗氧化涂层等方面优势明显,应用前景广阔。作为单体陶瓷,氧化硅-氧化锆复相陶瓷的断裂韧性较低,大多数情况下为2~3MPa·m1/2。有报道,即使是快速烧结得到的纳米晶氧化硅-氧化锆复相陶瓷,其断裂韧性也只有4.13MPa·m1/2。如此低的断裂韧性导致单体氧化硅-氧化锆复相陶瓷很难作为结构材料获得实际应用,特别是在具有较大机械载荷冲击、热冲击的场合,必须要进行增韧处理。在陶瓷基体中引入纤维,已经被证明是能够显著提高断裂韧性的最为有效的增韧方法。碳化硅纤维耐高温,抗氧化,拉伸强度和模量高,作为高性能陶瓷基复合材料的增强相越来越受到重视,特别是应用于长寿命抗氧化的场合。因此,若能将碳化硅纤维与SiO2–ZrO2复相陶瓷复合在一起,结合两者的优势,理论上有望获得兼具耐高温、抗氧化、高强度、高韧性的纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料。按照纤维在复合材料中的排布方式,即纤维预制件的结构形式,可以分为一维、二维、三维预制件增强复合材料。一维复合材料是指将纤维束通过陶瓷基体粉末配制成的泥浆(浆料中有粘接剂将陶瓷粉末粘附在纤维上)缠绕成无纬布,再将无纬布按不同方向、不 ...
【技术保护点】
一种三维碳化硅纤维增强氧化硅‑氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备SiO2‑ZrO2复合溶胶:将SiO2溶胶和ZrO2溶胶混合,加入稳定剂,得到SiO2‑ZrO2复合溶胶;(2)浸渍:将三维碳化硅纤维预制件置于容器中,抽真空后吸入步骤(1)所得的SiO2‑ZrO2复合溶胶,进行真空浸渍,使所述SiO2‑ZrO2复合溶胶填充在三维碳化硅纤维预制件中;(3)干燥:将三维碳化硅纤维预制件取出干燥,以去除SiO2‑ZrO2复合溶胶中的溶剂和稳定剂;(4)热处理:在惰性气氛保护下进行热处理,得到三维碳化硅纤维增强氧化硅‑氧化锆复相陶瓷复合材料中间体;(5)重复步骤(2)~(4)的浸渍‑干燥‑热处理过程,直至三维碳化硅纤维增强氧化硅‑氧化锆复相陶瓷复合材料中间体相比于上一次浸渍‑干燥‑热处理过程增重低于1%,得到三维碳化硅纤维增强氧化硅‑氧化锆复相陶瓷复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备SiO2-ZrO2复合溶胶:将SiO2溶胶和ZrO2溶胶混合,加入稳定剂,得到SiO2-ZrO2复合溶胶;(2)浸渍:将三维碳化硅纤维预制件置于容器中,抽真空后吸入步骤(1)所得的SiO2-ZrO2复合溶胶,进行真空浸渍,使所述SiO2-ZrO2复合溶胶填充在三维碳化硅纤维预制件中;(3)干燥:将三维碳化硅纤维预制件取出干燥,以去除SiO2-ZrO2复合溶胶中的溶剂和稳定剂;(4)热处理:在惰性气氛保护下进行热处理,得到三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料中间体;(5)重复步骤(2)~(4)的浸渍-干燥-热处理过程,直至三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料中间体相比于上一次浸渍-干燥-热处理过程增重低于1%,得到三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述稳定剂包括HNO3、HCl或H2SO4中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述稳定剂与所述SiO2溶胶的质量比为2~3∶10。4.根据权利要求3所述的三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述SiO2-ZrO2复合溶胶中,固含量为20wt%~40wt%,SiO2与ZrO2的摩尔比为95/5~5/95,复合溶胶的胶粒尺寸≤30nm。5.根据权利要求1~4任一项所述的三维碳化硅纤维增强氧化硅-氧化锆复相陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,干燥温度为400℃~700℃,干燥时间为1h~6h。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:马青松,曾宽宏,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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