本发明专利技术涉及一种SiC-AlN复合材料及其制备方法，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成：碳化硅50~80wt.%，氮化铝5~30wt.%，炭粉5~15wt.%，表面活性剂1~3wt.%，分散剂0.5~2.5wt.%，粘结剂0.3~1.5wt.%；各成分用量之和为100%。本发明专利技术通过向SiC材料中添加AlN制得的SiC-AlN复合材料，该SiC-AlN复合材料除具有一般碳化硅材料硬度高，热膨胀系数低等优点外，还具有热导率高的优点，该SiC-AlN复合材料在工业窑炉、石油、冶金、化工、机械、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于无机非金属材料领域。
技术介绍
碳化硅陶瓷具有硬度高，耐强温、耐氧化、耐腐蚀，高温强度高，分解温度高(高于24000C )，化学稳定性好，抗热震性好，热导率高，热膨胀系数低等优点，在工业窑炉、石油、冶金、化工、机械、航空航天等诸多领域有广泛的应用，尤其是碳化硅陶瓷所具有的优良的热力学性能使其在热交换器、蓄热燃烧等对热性能要求较高的场合具有广阔的应用前景。然而，目前制得的碳化硅材料却普遍存在着热导率低的问题。TANAKA S.等[Analysis of additives on BeO-doped SiC ceramics by secondary ion mass spectroscopy, Nippon seramikkusu kyokai gakujutsuronbunshi, 1995，103(8) :870-872]通过在碳化硅中加入氧化铍，制得的碳化硅陶瓷热导率高达 270W/(m-K) o Safaraliev G K 等[Formation of solid solutions in the SiC-BeOsystem during hot pressing of ceramics, Inorg. Mater. 1992，28(4):609-611]也指出，在碳化硅中加入氧化铍后材料的热导率比纯碳化硅高3倍以上，然而氧化铍是剧毒材料，对人体有害。氮化铝是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，具有优良的热传导性(理论热导率可达320W/(m K))，无毒，并且与碳化硅在原子尺寸、分子量、密度以及晶体结构相似，因而引起了不少研究者的关注。中国专利CN200610155655. I用真空无压烧结方法，以氧化钇为烧结助剂，制成了氮化铝增强碳化硅材料，但该专利并没有关于热导率的研究。程卫华等[热压烧结AlN-SiC复相陶瓷的致密化，有色金属，2010. 8，62 (3):26-29]研究了 SiC含量及热压温度、保温时间等工艺参数对复相陶瓷致密化的影响。潘裕柏等[无压烧结SiC-AlN复相陶瓷的显微结构，无机材料学报，1995. 12，10 (4):428-532]利用无压烧结方法制备了SiC-AlN复相陶瓷，研究了显微结构和力学性能间的关系。程卫华等[SiC含量和热压烧结温度对AlN-SiC复相陶瓷材料导热性能的影响，机械工程材料，2009. 6，33 (6):69-71]用热压法制备了 AlN-SiC复相陶瓷，研究了 SiC含量和热压烧结温度对热导率的影响，制得材料的热导率最高为88. 92ff/(m K)。虽然目前已经有不少研究SiC-AlN复相陶瓷的文献报道，但更多的是关于力学性能的研究，对热导率的研究则比较少，而且制备方法多是热压法和无压烧结法，尚没有用反应烧结法制备高热导率SiC-AlN陶瓷复合材料的专利和文献报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供，该方法工艺简单、成本低，所制得的SiC-AlN陶瓷复合材料除了具有一般碳化硅陶瓷的优异性能外，还具有热导率高的特点，可以满足热交换器、蓄热燃烧等对热导率要求较高的场合的应用要求。术语说明D50 :也叫中位径或中值粒径，用来表示粉体的平均粒径。本专利技术的技术方案如下一种高热导率SiC-AlN陶瓷复合材料，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成碳化娃50 80wt. %, 氮化招5 30wt. %,炭粉5 15wt. %,表面活性剂I 3wt. %,分散剂0. 5 2. 5wt. %，粘结剂0. 3 I. 5wt. % ;各成分用量之和为100%。优选的，上述SiC-AlN复合材料，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成碳化硅55 75wt. %，氮化铝l(T25wt. %，炭粉5 15wt. %，表面活性剂f 3wt. %，分散剂0. 5 2. 5wt. %，粘结剂0. 3 I. 5wt. % ;各成分用量之和为100%。所述碳化硅为平均粒径I. (TSOym的碳化硅微粉；优选的，所述碳化硅为由平均粒径I. 0^5 u m的碳化娃微粉、平均粒径5 20 u m的碳化娃微粉和平均粒径20 50 u m的碳化硅微粉按质量比(3 12) : (2^4) : I混合的碳化硅微粉。所述氮化铝为平均粒径0. 5飞U m的氮化铝粉；所述炭粉为平均粒径0. n. 0 U m的炭粉；所述表面活性剂选自硬脂酸(十八烷酸)或脂肪酸甘油酯。所述分散剂选自四甲基氢氧化铵或聚丙烯酸；优选的，所述聚丙烯酸的分子量为3000 30000。所述粘结剂选自聚乙烯醇或羧甲基纤维素；优选的，所述聚乙烯醇的分子量为50000^100000o上述SiC-AlN陶瓷复合材料的制备方法，步骤如下(I)将碳化硅、氮化铝、炭粉、表面活性剂、分散剂和粘结剂按比例称量混合，制得混合原料，然后加水球磨混合2飞小时，制得SiC-AlN复合基质浆料；(2)将步骤(I)制得的SiC-AlN复合基质浆料喷雾造粒，压制成型，获得高密度坯体；(3)将步骤(2)制得的高密度坯体在5(T70°C烘干8 20小时，然后在真空烧结炉中，165(Tl800°C烧结8 12小时，制得SiC-AlN陶瓷复合材料。所述步骤(I)中混合原料与水的质量比为3: (2飞);优选的，所述步骤(I)中的水为去离子水。所述步骤(2)中喷雾造粒过程中，造粒粉含水率为0. 2^0. 4%。优选的，所述步骤(2)中的压制成型，将经喷雾造粒制得的颗粒在8(Tl60MPa冷等静压成型，保压2飞分钟。本专利技术制得的SiC-AlN陶瓷材料体积密度大于3. lg/cm3,热导率大于140W/(m K)，室温到1200°C热膨胀系数小于4. 5 X 10_7°C，三点弯曲强度大于280MPa，断裂韧性大于 4. 5MPa m1/2。本专利技术所说的喷雾造粒、冷等静压成型均按本领域现有技术即可。本专利技术的SiC-AlN陶瓷坯体除了上述压制成型方法外，可以用本领域现有的所有成型技术成型。有益效果I、本专利技术通过向SiC材料中添加AlN制得SiC-AlN陶瓷复合材料，该SiC-AlN陶瓷复合材料除具有一般碳化硅材料硬度高，热膨胀系数低等优点外，还具有热导率高的优点，该SiC-AlN复合材料在工业窑炉、石油、冶金、化工、机械、航空航天等领域具有广泛的应用前景。2、本专利技术所述的制备方法工艺简单、易操作，便于工业化生产。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术所保护范围不限于此。原料说明实施例中所述的各型D5tl不同的碳化硅微粉均购自河南新大新材料股份有限公司，各型D5tl不同的氮化铝微粉均购自淄博沛达特种陶瓷有限公司，各型D5tl不同的炭粉均购自上海海诺炭业有限公司； 聚乙烯醇，分子量为50000 100000，济南恒化科技有限公司有售；硬脂酸，淄博丰森油脂化工有限公司有售；四甲基氢氧化铵，广州易目化工有限公司有售；聚丙烯酸，分子量为3000 30000，淄博彬盛翔化工有限公司有售；脂肪酸甘油酯，济南东润精化科技有限公司有售；羧甲基纤维素，青州市清泉纤维素厂有售。SiC-AlN陶瓷复合材料密度检测用阿基米德排水法测试，具体步骤如下I)将待测样品置于70°C烘箱中干燥24h后，于分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SiC？AlN陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成：碳化硅50~80wt.%，氮化铝5~30wt.%，炭粉5~15wt.%，表面活性剂1~3wt.%，分散剂0.5~2.5wt.%，粘结剂0.3~1.5wt.%；各成分用量之和为100%。
【技术特征摘要】
1.ー种SiC-AlN陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成碳化娃50 80wt. %,氮化招5 30wt. %,炭粉5 15wt. %,表面活性剂I 3wt. %,分散剂0. 5 2. 5wt. %，粘结剂0. 3 I. 5wt. % ;各成分用量之和为100%。2.如权利要求I所述的SiC-AlN陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料成分经混合、成型、烧结而成碳化娃55 75wt. %,氮化招l(T25wt. %,炭粉5 15wt. %,表面活性剂I 3wt. %，分散剂0. 5 2. 5wt. %，粘结剂0. 3 I. 5wt. % ;各成分用量之和为100%。3.如权利要求I所述的SiC-AlN陶瓷复合材料，其特征在于，所述碳化硅为平均粒径I.0^50 u m的碳化娃微粉；优选的，所述碳化娃为由平均粒径I. 0^5 u m的碳化娃微粉、平均粒径5 20 u m的碳化硅微粉和平均粒径2(T50 u m的碳化硅微粉按质量比(3 12) : (2^4) : I混合的碳化娃微粉。4.如权利要求I所述的SiC-AlN陶瓷复合材料，其特征在于，所述氮化铝为平均粒径 0.5飞u m的氮化铝粉；所述炭粉为平均粒径0. n. 0 u m的炭粉。5.如权利要求I所述的SiC-AlN陶瓷复合材料，其特征在于，所述表面活...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉军，李兆敏，李其松，孙海滨，
申请(专利权)人：山东宝纳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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