一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温陶瓷基复合材料及其制作方法，其主要元素的含量为：C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。通过上述元素成份的设置，及通过球磨机的混合，可以将上述各元素均匀的混合，并通过真空烧结等，可以实现颗粒状向金属相的转变，从而使其达到良好的抗热性、耐磨性和抗弯性。可以制作块状、板状、棒状、颗粒状等各种形状的耐高温陶瓷基复合材料产品。耐高温陶瓷基复合材料产品。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，尤其涉及一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]在高载荷模具、高温轴承以及其它耐热耐磨零部件中，也适用于航空航天飞行器的热结构以及能源、化工等重工业的热防护部件上。通常要求零部件，具有轻质、耐高温、耐磨等要求。
[0003]复合材料凭借其优异的综合性能已在如上述等众多行业得到快速发展和推广使用。其中，陶瓷基复合材料由于其优异的性能，已在众多行业中应用。陶瓷基复合材料包括陶瓷纤维复合材料和致密陶瓷基复合材料两大类。致密陶瓷复合材料具有一定的结构强度，因而在热结构应用中通常还发挥结构件的作用。
[0004]典型的致密陶瓷复合材料有铝基碳化硅、镍基碳化钛、钛基碳化硅等。上述陶瓷复合材料中，铝基碳化硅的耐高温性能最低，其次较高的是钛基碳化硅，耐高温性能最高的是镍基碳化钛。镍基碳化钛复合材料中，由于其含有金属成份镍，镍合金的熔点和耐高温性能成为制约镍基碳化钛复合材料耐高温性能进一步提升的重要因素之一，故其存在耐高温性不足的问题。
[0005]由于成分及设计方面的原因，当前的复合材料在耐高温性能、耐磨性能、抗弯性能等方面均有进一步提升的空间，需要在金属组分以及冶金成型方面进行优化升级。

技术实现思路

[0006]为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，提出本专利技术。
[0007]本专利技术就是针对耐热和耐磨性能，提出一种耐高温陶瓷基复合材料的成分设计方案及其制造方法。
>[0008]本专利技术的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
[0009]C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。另外本专利技术还提供一种耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
[0010]S1：按成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合；
[0011]S2：将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成固态料；
[0012]S3：将混合的固态料放入预加工的模具中，对其加压预成型；
[0013]S4：将放置固态料的模具进行真空加热脱胶；
[0014]S5：将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型。
[0015]通过上述元素成份的设置，及上述方法的处理，可以将上述各元素均匀的混合，并通过真空烧结等，可以实现颗粒状向金属相的转变，从而使其达到良好的抗热性、耐磨性和抗弯性。
[0016]为了达到更好的效果，本专利技术还提供如下优选的技术方案：
[0017]优选的，还包括如下步骤：S6：向真空烧结炉中通入氮气。
[0018]优选的，还包括如下步骤：S7：停止加热、冷却。。
[0019]优选的，步骤S1中，球磨机的球磨时间为10min～60min，球磨转速为30～80转/min。
[0020]优选的，步骤S2中，粘结剂选自液体石蜡、氢化油类粘结剂、环氧树脂、醇酸树脂中至少之一或其组合；粉末与粘结剂的混合重量比为20:1～15:1。
[0021]优选的，步骤S3中加压为1MPa～10MPa。
[0022]优选的，步骤S4中加热温度为200～600℃，加热速度为0.5～3℃/min，保温时间为0.5h～5h。
[0023]优选的，步骤S5中烧结温度为1300℃～1800℃，烧结时间为15～26h。
[0024]优选的，步骤S6中氮气的含量为65～98％，通入氮气后保温0.5～1h。
[0025]通过上述优选的技术方案，如其中的通入氮气，可以使避免金属相的氧化，从而影向其强度等性能，通过烧结温度的控制，可以使其金属相成型充分，保证其成型后的性能。
具体实施方式
[0026]下述对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0027]在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本专利技术的公开之后将是清楚的。
[0028]尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。
[0029]在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。
[0030]在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
[0031]为了使得本领域技术人员能够使用本专利技术的内容，下文中可能结合特定的应用场景、特定的系统、器件和元件的参数以及特定的连接方式，给出以下示例性实施例。然而，对于本领域技术人员来说，这些实施例仅是示例，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。
[0032]本专利技术的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
[0033]C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本专利技术的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
[0034]首先，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。优选的，球磨时间为10min～60min，球磨转速为30～80转/min。
[0035]根据本专利技术的一个示例性实施例，其中，原料为C、Ni、Mn、Fe、Mo、W、Ti和Gr。上述原料按上述重量百分比进行配比，然后将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。
[0036]根据本专利技术的一个示例性实施例，考虑到部分金属单质很难制磨成亚微级颗粒，本专利技术原料直接采用合金和化合物的形式使用。因此，其原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。通过上述设置，仅以碳化物作为主要原料，可以更好的使上述材料颗粒的充分混合，使碳化物粉作为媒介，避免细小金属颗粒的团聚现象。
[0037]第二步，将球磨均匀后的粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温陶瓷基复合材料，其特征在于：其主要元素的含量为：C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。2.一种如权利要求1所述的复合材料的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：按成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合；S2：将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成固态料；S3：将混合的固态料放入预加工的模具中，对其加压预成型；S4：将放置固态料的模具进行真空加热脱胶；S5：将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型。3.根据权利要求2所述的复合材料的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤：S6：向真空烧结炉中通入氮气。4.根据权利要求3所述的复合材料的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤：S7：停止加热、冷却。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S1中，球磨机的球磨时间为10min～60min，球磨转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：康毅忠，
申请(专利权)人：北京康盛宏达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：