一种制备碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107778019A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201710948861.6C04B35/565(2006.01)(22)申请日2017.10.12C04B33/36(2006.01)(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号申请人北京钢研新冶精特科技有限公司深圳华中科技大学研究院(72)发明人吴甲民陈芬刘珊珊刘荣臻史玉升陈敬炎李晨辉贺智勇(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人周磊曹葆青(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)C04B35/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种制备碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料的方法(57)摘要本发明属于无机非金属技术领域，并公开了一种制备碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料的方法，包括以下步骤：(1)将碳化硅晶须、分散介质和分散剂混合配制成分散液，然后再过滤并对碳化硅晶须进行干燥；(2)过筛处理；(3)将陶瓷粉体、粘结剂和碳化硅晶须混合；(4)在SLS成型设备上成型；(5)将陶瓷素坯进行冷等静压处理；(6)将陶瓷素坯放置于排胶炉中进行脱脂处理；(7)将陶瓷素坯放置于气氛炉中进行烧结，即得到碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料。本发明实现了传统补强增韧方式在快速成型领域的创新应用，使陶瓷零件室温抗弯强度和断裂韧性相对于未加碳化硅晶须的情况分别提高了30％以上和15％以上。CN107778019ACN107778019A权利要求书1/1页1.一种制备碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳化硅晶须、分散介质和分散剂混合配制成分散液，并使碳化硅晶须在分散液中均匀分散，然后再过滤出碳化硅晶须并对此碳化硅晶须进行干燥，其中，所述分散剂的质量为所述分散介质质量的0.1％～5％，所述分散介质与碳化硅晶须的质量比为60:1～200:1；(2)将干燥后的碳化硅晶须进行过筛处理，以筛除碳化硅晶须中尺寸大于设定值的团聚体，从而提高碳化硅晶须的分散性；(3)将陶瓷粉体、粘结剂和步骤(2)中得到的碳化硅晶须在50r/min～300r/min的条件下机械混合5h～24h，得到混合均匀的复合粉体，其中，所述粘结剂的质量为所述陶瓷粉体质量的5％～30％，所述碳化硅晶须质量为氧化铝造粒粉质量的2％～30％；(4)在SLS成型设备上对步骤(3)中得到的复合粉体进行成型，得到陶瓷素坯；(5)将步骤(4)得到的陶瓷素坯进行冷等静压处理，其中，进行冷等静压的保压压力为50MPa～350MPa，保压时间为3min～10min；(6)将步骤(5)得到的陶瓷素坯放置于排胶炉中进行脱脂处理，以去除陶瓷素坯中的有机物；(7)将步骤(6)得到的陶瓷素坯放置于气氛炉中进行烧结，即得到碳化硅晶须补强增韧陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中在碳化硅晶须与分散介质、分散剂混合之前，采用酸洗法去除碳化硅晶须中的杂质和团聚体：将碳化硅晶须酸洗10h～24h，使碳化硅晶须中的杂质完全溶解，然后用去离子水清洗至中性，然后对碳化硅晶须进行干燥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，酸洗采用的酸为氢氟酸和/或浓硝酸，并且酸的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中通过机械搅拌和超声波清洗机超声振荡共20min～60min，以使晶须均匀分散。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的所述分散介质为去离子水、无水乙醇、乙二醇中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的所述分散剂为焦磷酸钠、吐温80、硅烷偶联剂、聚乙烯亚胺、非离子型聚丙烯酰胺中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、高岭土、氮化硅、碳化硅和碳化钛中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为热固性聚合物和/或热塑性聚合物，所述热固性聚合物为环氧树脂或热固性酚醛树脂，所述热塑性聚合物为尼龙、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的脱脂处理的具体过程如下：先以0.5℃/min～10℃/min的升温速率从室温升温至400℃～500℃，保温1h～4h后，再以2℃/min～10℃/min的降温速率降至室温，即得到去除了有机物的陶瓷素坯。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中的烧结处理的具体过程如下：先以3℃/min～20℃/min的升温速率升温至1400℃～2000℃，保温2h～6h后，