一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法，包括，制备碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒，再与烧结助剂混合均匀后进行预处理得到碳化硅陶瓷粉体，随后进行高温烧结即得纳米晶碳化硅陶瓷。本发明专利技术通过制备碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒，碳层的存在可抑制烧结过程中的晶粒生长，同时碳层与烧结助剂原位反应促进烧结，烧结后制备纳米晶碳化硅陶瓷，所需烧结温度和压力显著降低，制得的碳化硅陶瓷致密度高，机械强度高，晶粒尺寸小于200nm；本发明专利技术采用原位气相沉积法制备碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒，其分散性好，粒径为10‑30nm，且碳壳层厚度小于2nm；其工艺流程简单，成本低，可连续生产，制得的碳化硅陶瓷的纯度高，性能优良，应用广泛。

A method of preparing nanocrystalline silicon carbide ceramics with core-shell structure nanoparticles

【技术实现步骤摘要】
一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法
本专利技术属于陶瓷材料生产
，涉及一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法。
技术介绍
碳化硅陶瓷由于具有优异的高温力学性能、强的抗热冲击性、大的热导率以及显著的抗氧化和耐化学腐蚀特性，是非常重要的高温结构材料，广泛应用于航空航天、机械工业、电子器件以及核反应堆领域。然而，由于碳化硅本身共价键性极强且自扩散性极差，碳化硅陶瓷的致密烧结成为难题。目前，只能通过加入烧结助剂以促进烧结，碳化硅的烧结助剂通常分为固相烧结助剂和液相烧结助剂两种，其中，固相烧结助剂由于含有碳而使碳化硅粉体在烧结过程中无挥发组分，得到的碳化硅陶瓷晶界干净且机械强度高，但固相烧结所需温度一般大于2000℃；液相烧结助剂虽然可以显著降低碳化硅的烧结温度，但烧结过程中氧化物的挥发使得陶瓷难以烧结致密。纳米粉体的表面能高，烧结活性高，但其巨大的比表面积同样使得其表面氧化层含量大大增加，对碳化硅陶瓷烧结反而不利。采用碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒作为烧结粉体既可克服纳米粉体表面氧化问题，又能引入碳以防止烧结过程中的组分挥发。但原位的将碳材料包覆于纳米碳化硅颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括，制备碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒，再将制备得到的碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒与烧结助剂混合均匀后进行预处理得到碳化硅陶瓷粉体，随后将碳化硅陶瓷粉体进行高温烧结即得纳米晶碳化硅陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种利用核壳结构纳米颗粒制备纳米晶碳化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括，制备碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒，再将制备得到的碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒与烧结助剂混合均匀后进行预处理得到碳化硅陶瓷粉体，随后将碳化硅陶瓷粉体进行高温烧结即得纳米晶碳化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒的粒径为10-30nm，且包覆在所述碳化硅表面的碳壳层的厚度小于2nm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烧结助剂为硼酸、金属硝酸盐和金属氯化物中的一种或多种，所述金属为铝、钇、钙和镁中的一种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以硼元素计，所述硼酸的加入量为所述碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒的0.5-2wt％；以金属元素计，所述金属硝酸盐和金属氯化物的加入量为所述碳化硅/碳核壳结构纳米颗粒的0.5-15wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述预处理为在惰性气体下高温处理；优选地，所述预处理为在氩气气氛下，800-1000℃下处理1-4h。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结为热压烧结或放电等离子烧结，烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣正，赵健，刘马林，常家兴，邵友林，刘兵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11