一种碳化锆‑碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法.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CN107540376A(43)申请公布日2018.01.05(21)申请号201710872076.7(22)申请日2017.09.25(71)申请人常熟理工学院地址215500江苏省苏州市常熟市南三环99号(72)发明人余磊王旭红王哲飞刘辉梁凯张黎伟罗铭(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人范晴(51)Int.Cl.C04B35/56(2006.01)C04B35/573(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及碳化锆-碳化硅复相材料及其制备方法。复相材料由碳化锆和碳化硅组成，其中碳化锆占材料总体积的10-55.5％，将原料碳化锆粉、碳化硅粉、硅化锆粉、炭黑按照质量配比为(0-3.64)：(0-6.72)：(2.68-7.85)：(0.59-1.92)称量，原料经物理机械方法混匀后装入石墨模具中，在放电等离子烧结炉中烧结。本发明工艺简单，可在较低温度下一步合成碳化锆-碳化硅二元复相材料。CN107540376ACN107540376A权利要求书1/1页1.一种碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料的制备方法，其包括如下步骤：将原料碳化锆粉、碳化硅粉、硅化锆粉、炭黑粉按照质量比为(0-3.64)：(0-6.72)：(2.68-7.85)：(0.59-1.92)称量，将前述原料混匀后，放入石墨模具中，然后置于放电等离子体烧结炉中，烧结得到碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化锆粉的粒度范围为80-400nm；所述碳化硅粉的粒度范围为50-100nm；所述硅化锆粉的粒度小于44μm；所述炭黑的平均粒度为50nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烧结过程中升温速率为50-200℃/min；烧结温度为1650-1900℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烧结压强为20-40MPa；烧结时间为5-15分钟。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烧结过程中的气氛环境为真空。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备得到的碳化锆-碳化硅复相材料，由碳化锆和碳化硅组成，其中碳化锆占材料总体积的10-55.5％。2CN107540376A说明书1/3页一种碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及复相陶瓷及其制备技术领域，具体涉及一种由碳化锆和碳化硅组成的二元复相陶瓷材料及其制备方法。背景技术[0002]碳化锆是二元过渡金属碳化物的典型代表，具有高模量、高硬度、高熔点等优点。碳化锆表面氧化后形成高熔点的氧化锆，使得材料能够适用于超高温环境。此外，碳化锆还具有较好的中子透明度和高温稳定性，以及对裂变产物良好的抗腐蚀性能，因而可用作下一代核反应系统中的惰性基质材料。但是，其强度和韧性仍然偏低，抗氧化性能较差，这严重限制了它的应用。陶瓷材料复相化是改善材料性能的有效途径。碳化硅因其优异的力学性能、抗氧化性能和化学稳定性而被用作高温结构材料。此外，碳化硅还具有较低的中子吸收截面和激发活化能以及较高的抗中子辐照性能，因而可应用于核材料领域。因此，可将碳化锆和碳化硅复合，制备碳化锆-碳化硅材料。研究表明，碳化锆-碳化硅材料体系具有较好的力学性能和抗氧化性能，在高温和超高温领域很有应用前景，此外，该复合材料在核材料领域也同样具有很好的应用前景。[0003]由于碳化锆和碳化硅都具有较强的共价键，为得到致密的碳化锆-碳化硅复相陶瓷，往往需要很高的烧结温度和烧结压力。为降低烧结温度和压力，通常采用添加少量烧结助剂，在烧结过程中形成液相或固溶体来促进材料烧结，然而这会使得材料的高温性能下降。因此，为了在较低温度和压力下制备出性能优异的致密碳化锆-碳化硅复相陶瓷，需要使用新的制备方法。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺条件简单、容易控制且烧结温度和压力较低的碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法。[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是一种碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料的制备方法，其包括如下步骤：将原料碳化锆粉、碳化硅粉、硅化锆粉、炭黑粉按照质量比为(0-3.64)：(0-6.72)：(2.68-7.85)：(0.59-1.92)称量，将前述原料混匀后，放入石墨模具中，置于放电等离子体烧结炉中，烧结得到碳化锆-碳化硅复相陶瓷材料。[0006]优选地，所述碳化锆粉的粒度范围为80-400nm；所述碳化硅粉的粒度范围为50-100nm；所述硅化锆的粒度小于44μm；所述炭黑平均粒度为50nm。[0007]优选地