一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高温结构陶瓷技术领域，公开了一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法；所述制备方法为：将SiC颗粒与液态聚碳硅烷混合均匀后，压制成坯体；将坯体于1000～1300℃的温度下进行微波烧结处理，得到所述多孔SiC陶瓷材料。本发明专利技术通过在SiC颗粒中加入液态聚碳硅烷作为前驱体，并对其进行微波烧结处理，依靠微波独有的热效应，即微波耦合热效应和等离子体热效应，结合前驱体热解产生的气体在微波场的作用下被激发为等离子体，产生局部的瞬间高温把周边的SiC颗粒熔融固结到一起，同时前驱体热解产生的碳化硅也可以作为连接相存在于碳化硅颗粒之间，使合成的多孔SiC陶瓷具有优良的力学性能。学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高温结构陶瓷
，尤其涉及一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]多孔碳化硅(SiC)陶瓷除了具备碳化硅陶瓷高硬度、高强度、高导热、热膨胀系数小、以及化学稳定性好、抗热震性能和抗氧化性能优良等特点，其独特的微观多孔结构使其在冶金、化工、环保和能源等领域拥有广阔的应用前景，极大地拓展了碳化硅陶瓷的应用范围。
[0003]多孔SiC陶瓷的特殊性能主要得益于其特殊的多孔结构，若要获得所需的多孔结构，需要通过制备方法来调控其孔隙率、孔径大小及分布、孔的形状实现。现有技术中，通常采用烧结的方式制备多孔SiC陶瓷，然而，专利技术人发现SiC为强共价键化合物，其高温扩散系数非常低，在较低温度下烧结时靠扩散传质难以有烧结颈的形成，这导致其力学性能不如人意。并且作为在高温条件下应用的多孔陶瓷，一方面需要有效控制材料的内部缺陷，使晶界上不含或少含玻璃相，因此限制了制备过程中粘结剂、烧结助剂等的加入量；另一方面又要求多孔SiC陶瓷具有良好的高温力学性能以及均匀的孔径分部。
[0004]现有技术中，常用的多孔陶瓷制备方法有:造孔剂法、发泡法、挤压成型法、颗粒堆积法、冷冻干燥法、模板法和溶胶凝胶法等。然而，上述这些制备方法制备的多孔SiC陶瓷，通常会加入可以加速烧结，降低烧结温度的低熔点烧结助剂，这限制了多孔SiC陶瓷的高温条件服役的应用，另外，无烧结助剂添加制备的多孔SiC陶瓷通常需要极高的烧结温度，这违背了国家节能环保的政策方针。
>[0005]为此，本专利技术提出一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法。
[0007]本专利技术的一种多孔SiC陶瓷材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种多孔SiC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将SiC颗粒与液态聚碳硅烷混合均匀后，压制成坯体；将坯体于1000～1300℃的温度下进行微波烧结处理，得到所述多孔SiC陶瓷材料。
[0010]进一步地，所述SiC颗粒的粒径为0.5～10μm。
[0011]进一步地，所述液态聚碳硅烷和SiC颗粒的质量比为1～20:80～99。
[0012]进一步地，所述微波烧结处理的频率为300MHz～300GHz。
[0013]进一步地，所述微波烧结处理的微波波长为1mm～1m。
[0014]进一步地，所述微波烧结处理的时间为10～100min。
[0015]进一步地，所述压制的压力为5～80MPa。
[0016]本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备的多孔SiC陶瓷材料。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0018]本专利技术在不添加烧结助剂条件下，采用微波烧结技术，通过对SiC颗粒粒径、液态聚碳硅烷的加入比例、预成型压力以及烧结温度的调控从而实现对SiC陶瓷的孔隙率、孔径分部以及力学性能的控制，在较低温度下进一步优化多孔SiC陶瓷的制备方法，拓宽SiC陶瓷的应用领域应用。
[0019]本专利技术采用微波技术制备了多孔SiC陶瓷材料，这种制备方法大大的缩短了烧结时间并有效的降低了成本，且过程安全无污染，并且在制备过程中不会引入其他杂质，提高了合成效率。
[0020]本专利技术通过在SiC颗粒中加入液态聚碳硅烷作为前驱体，并对其进行微波烧结处理，依靠微波独有的热效应，即微波耦合热效应和等离子体热效应，结合前驱体热解产生气体在微波场的作用下被激发为等离子体，产生局部的瞬间高温把周边的SiC颗粒熔融固结到一起，同时前驱体热解的产生的碳化硅也可以作为连接相存在于碳化硅颗粒之间，使合成的多孔SiC陶瓷具有优良的力学性能。
[0021]本专利技术选用具有相同或相近的粒径的SiC颗粒为原料，使得制备的多孔SiC陶瓷具有均匀的孔径分布。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的实施例1
‑
4得到的多孔SiC陶瓷的X射线衍射图；
[0023]图2为本专利技术的实施例5
‑
8得到的多孔SiC陶瓷的X射线衍射图；
[0024]图3为本专利技术的实施例9
‑
12得到的多孔SiC陶瓷的X射线衍射图；
[0025]图4为本专利技术的对比例1得到的多孔SiC陶瓷的X射线衍射图；
[0026]图5为本专利技术的实施例1
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12的抗弯强度示意图；
[0027]图6为本专利技术的实施例1
‑
12的气孔率示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种多孔SiC陶瓷材料，且其制备方法如下：
[0031]步骤1，将SiC颗粒与液态聚碳硅烷混合均匀后，压制成坯体；
[0032]需要说明的是，本专利技术不具体限制SiC颗粒的颗粒粒径，只要在0.5～10μm的范围内，使得选用的SiC颗粒具有相近的粒径，有利于制备的多孔SiC陶瓷具有均匀的孔径分布即可。本实施例中，可选的，采用粒径为1μm的α
‑
SiC颗粒。
[0033]本专利技术不限制SiC颗粒与液态聚碳硅烷混合的具体比例和具体方式，只要将两者充分混合均匀即可。本实施例中，可选的，按照9:1的质量比，分别称取相应质量的SiC颗粒与液态聚碳硅烷，并将采用干法球磨的方式进行混匀，获得混合粉体，且干法球磨的球料比为4:1，球磨转速为130r/min，球磨时间为60min。
[0034]本专利技术不限制混合粉体的具体压制压力和压制时间，只要能够将混合粉体压制至
为块体即可。本实施例中，可选的，将混合粉体于50MPa的压力下压制1min，获得坯体。
[0035]步骤2，将坯体进行微波烧结处理，得到所述多孔SiC陶瓷材料；
[0036]需要说明的是，本专利技术不限制微波烧结的具体温度和时间，只要能够获得多孔SiC陶瓷材料即可。本实施例中，可选的，将坯体放入频率为2450MHz的微波炉中，于1200℃的温度下保温时间为20min，即得多孔SiC陶瓷材料。
[0037]实施例2
[0038]本实施例提供一种多孔SiC陶瓷材料，且其制备方法与实施例1的区别仅在于：
[0039]本实施例中，微波烧结处理的温度为1000℃。
[0040]实施例3
[0041]本实施例提供一种多孔SiC陶瓷材料，且其制备方法与实施例1的区别仅在于：
[0042]本实施例中，微波烧结处理的温度为1100℃。
[0043]实施例4
[0044]本实施例提供一种多孔SiC陶瓷材料，且其制备方法与实施例1的区别仅在于：
[0045]本实施例中，微波烧结处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔SiC陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将SiC颗粒与液态聚碳硅烷混合均匀后，压制成坯体；将坯体于1000～1300℃的温度下进行微波烧结处理，得到所述多孔SiC陶瓷材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SiC颗粒的粒径为0.5～10μm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液态聚碳硅烷和SiC颗粒的质量比为1～20:80～99。4.如权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，关莉，王研科，陈家辉，张圆圆，王海龙，闵志宇，董宾宾，李明亮，高前程，张新月，范冰冰，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：