一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料及其制备方法技术

一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料及其制备方法，涉及一种SiBCN陶瓷材料及其制备方法。目的是解决SiBCN陶瓷抗热震和耐烧蚀性差的问题。本发明专利技术SiBCN陶瓷材料由SiBCN、短碳纤维和ZrB2复合而成。制备方法：将硅粉、石墨粉、六方氮化硼粉和二硼化锆粉球磨得到纳米SiBCN‑ZrB2粉末，与短碳纤维复合后分散和球磨处理得到陶瓷浆料，最后依次烘干，磨细和烧结，即完成。本发明专利技术制备通过ZrB2和Cf改性SiBCN，制备的SiBCN陶瓷具有优异的抗热震性和耐烧蚀性，拓展了SiBCN陶瓷材料高温服役的温度区间。本发明专利技术适用于制备SiBCN陶瓷。

Thermal shock resistant and ablative SiBCN ceramic material modified by two zirconium zirconium zirconium and short carbon fiber and preparation method thereof

The invention relates to a thermal shock resistant and ablative resistant SiBCN ceramic material modified by zirconium diboride and short carbon fiber and a preparation method thereof, and relates to a SiBCN ceramic material and a preparation method thereof. The aim is to solve the problem of thermal shock resistance and poor ablation resistance of SiBCN ceramics. The SiBCN ceramic material is composed of SiBCN, short carbon fiber and ZrB2. Preparation method: nano-SiBCN_ZrB2 powder was obtained by ball milling silicon powder, graphite powder, hexagonal boron nitride powder and zirconium diboride powder. The ceramic slurry was prepared by dispersion and ball milling after compounding with short carbon fiber, and then dried, ground and sintered in turn. The SiBCN ceramics prepared by the method of ZrB2 and CF modified SiBCN have excellent thermal shock resistance and ablation resistance, and expand the temperature range of the SiBCN ceramics in high temperature service. The invention is suitable for preparing SiBCN ceramics.

【技术实现步骤摘要】
一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于高温结构陶瓷材料
，具体涉及一种SiBCN陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
SiBCN高温陶瓷因其在非氧化环境下的优异热稳定性，在1800℃～2000℃时仍保持非晶状态，因而备受关注。研究表明，SiBCN陶瓷的高温抗热震性和抗氧化性更是优于传统结构陶瓷。传统的制备方法为采用前驱体裂解的方式制备SiBCN陶瓷，但是前驱体裂解方式一方面工艺复杂，原材料昂贵；另一方面前驱体裂解法制备的陶瓷收得率一般为70～80wt％，不能直接制得致密陶瓷。为了避免上述限制，采用硅粉、石墨粉和六方氮化硼粉为原料，通过机械合金化高能球磨得到非晶态SiBCN陶瓷粉体，进而采用热压烧结或放电等离子体烧结得到致密块体SiBCN陶瓷。利用机械合金化法结合高温烧结制备SiBCN复合陶瓷虽然具有较好的高温稳定性和抗氧化性，但其在高温条件下的抗热震性和耐烧蚀性还有待进一步提高。对于SiBCN高温陶瓷来说，目前仍主要研究其强韧化手段。例如，专利CN105152670A公开了一种通过SiCf进一步优化SiBCN材料的致密化和强韧化的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料，其特征在于：该SiBCN陶瓷材料由SiBCN、短碳纤维和ZrB2复合而成；所述抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料中短碳纤维体积分数为5～10vol％，ZrB2质量分数为10～30wt％，余量为SiBCN。

【技术特征摘要】
1.一种二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料，其特征在于：该SiBCN陶瓷材料由SiBCN、短碳纤维和ZrB2复合而成；所述抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料中短碳纤维体积分数为5～10vol％，ZrB2质量分数为10～30wt％，余量为SiBCN。2.根据权利要求1所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料，其特征在于：所述短碳纤维的长度为1～2mm；直径为5～8μm。3.如权利要求1所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：该制备方法按照以下步骤进行：步骤一：将硅粉、石墨粉、六方氮化硼粉和二硼化锆粉加入高能球磨机中，在氩气保护下进行球磨，得到纳米SiBCN-ZrB2粉末；步骤一所述硅粉、石墨粉、六方氮化硼粉的摩尔比为4：(5～7)：(1～3)，硅粉、石墨粉和六方氮化硼粉的总质量与二硼化锆粉的质量比为:1:(0.1～0.3)；步骤二：将纳米SiBCN-ZrB2粉末与短碳纤维混合后置于无水乙醇中超声分散15～30min，然后球磨处理，得到陶瓷浆料；步骤三：将陶瓷浆料烘干，磨细后得到陶瓷粉体；所述陶瓷粉体的粒径为45～74μm；步骤四：将步骤三得到的陶瓷粉体进行放电等离子烧结，即完成。4.根据权利要求3所述的二硼化锆和短碳纤维改性的抗热震、耐烧蚀SiBCN陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述球磨过程中，磨球直径为5～15mm，球料质量比为(15～25):1，球磨时间为35～45h，高能球磨机的主盘转速为275～375r/min，球磨罐相对转速为600～700r...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾德昌，廖宁，杨治华，周玉，段小明，何培刚，蔡德龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23