一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102718488A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102718488A(43)申请公布日2012.10.10(21)申请号201110139958.5(22)申请日2011.05.27(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人周延春粘洪强包亦望王京阳(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C04B35/56(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及耐高温陶瓷及其制备技术，提供了一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料以及原位反应热压制备铪铝硅碳-碳化硅复合材料的方法，可以解决铪铝硅碳陶瓷强度和韧性偏低的问题。具体的工艺流程为：采用一定化学计量比的Hf粉、Al粉、Si粉和C粉为原料，原料经过物理机械方法混合5～50小时，以5～20MPa的压力冷压成饼状，装入石墨模具中，在通有惰性气体作为保护气(或真空下)的热压炉中加热至1600℃～2400℃原位热压反应0.1～4小时，热压压力为20～40MPa。本发明可以在较低温度下、短时间内合成高硬度、高强度、高韧性、耐超高温等性能的铪铝硅碳-碳化硅复合材料，采用本发明方法获得的材料可以在大于1600℃的高温下使用。CN102784ACN102718488A权利要求书1/1页1.一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料，其特征在于：由碳化硅颗粒增强相和铪铝硅碳基体组成，碳化硅颗粒增强相均匀地弥散分布在铪铝硅碳基体中，其中碳化硅颗粒增强相的体积百分数为5～30％，碳化硅颗粒的粒度为6～12μm。2.按照权利要求1所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：以单质Hf粉、Al粉、Si粉和C粉作为原料，其中Hf∶Al∶Si∶C的摩尔比为2∶(3～4)∶(0.5～3.5)∶(4～9)，原料粉经过物理机械方法混合5～50小时，装入石墨模具中冷压成型，施加的压强为5～20MPa，冷压时间1～30分钟；在通有惰性气体保护气氛或真空的热压炉内烧结，升温速率为2～50℃/分钟，烧结温度为1600～2400℃、烧结时间为0.1～4小时、烧结压强为20～40MPa。3.按照权利要求2所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳化硅颗粒增强相的体积百分比为5～30％。4.按照权利要求2所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述加入的Hf粉、Al粉、Si粉和C粉粒度范围为200～400目。5.按照权利要求2所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述烧结的方式为热压烧结或热等静压烧结。6.按照权利要求2所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气、氦气或氖气。7.按照权利要求2所述的铪铝硅碳-碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述物理机械方法采用在酒精介质中球磨。2CN102718488A说明书1/3页一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及耐高温陶瓷及其制备技术，特别提供了一种铪铝硅碳-碳化硅(Hf2[Al(Si)]4C5-SiC)复合材料以及原位反应热压制备铪铝硅碳-碳化硅复合材料的方法。背景技术[0002]铪铝硅碳(Hf2[Al(Si)]4C5)陶瓷是新型的耐高温、抗氧化的结构材料(ScriptaMater.，(材料快报)62(2010)427)。它综合了高模量、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、高电导率、较强的破坏容忍性等优点。在航空、航天、核工业和超高温结构件等高新技术领域都有广泛的应用前景。但作为一种结构材料，它的硬度、强度和韧性偏低，限制了其广泛应用。引入硬质陶瓷颗粒是提高陶瓷强度的有效方法之一，例如，Wan等人用原位热压生成碳化硅增强钛硅碳复合材料显著的提高了钛硅碳(Ti3SiC2)陶瓷的硬度，强度和抗摩擦磨损性能(Ceram.Inter.(陶瓷国际杂志)32(2006)883)。He等人用原位热压生成碳化硅增强锆硅碳复合材料则显著的提高了锆硅碳(Zr2Al4C5)陶瓷的硬度，强度，韧性和抗摩擦磨损性能(J.Eu.Ceram.Soc.，(欧洲陶瓷协会杂志)30(2010)2147)。但是，目前还没有强化Hf2[Al(Si)]4C5方面的报道。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种铪铝硅碳-碳化硅(Hf2[Al(Si)]4C5-SiC)复合材料及其制备方法，可以解决铪铝硅碳陶瓷强度和韧性偏低的问题。[0004]本发明的技术方案如下：[0005]一种铪铝硅碳-碳化硅复合材料，由碳化硅颗粒增强相