一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷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*CN101948326A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101948326A(43)申请公布日2011.01.19(21)申请号201010284528.8C04B35/622(2006.01)(22)申请日2010.09.17(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人李金平韩杰才柳青张宇民孟松鹤(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人韩末洙(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)C04B35/56(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料及其制备方法(57)摘要一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料及其制备方法，它涉及一种超高温陶瓷复合材料及其制备方法。它解决现有ZrC基超高温陶瓷致密度和烧结性能低、强度和韧性低、抗氧化性能差的缺点。制备方法：一、将SiC晶须经超声波进行分散；二、将分散均匀的SiC晶须与ZrC粉末混合后进行球磨；三、采用旋转蒸发器将球磨混合均匀的浆料进行烘干；四、将经烘干处理后所得的混合粉装入石墨模具中，采用真空热压炉，在氩气保护下进行热压烧结。得到了致密度≥95％理论密度的超高温陶瓷复合材料，且颗粒细小、分布均匀，弯曲强度300～600MPa，断裂韧性2～6MPa·m1/2。该材料可作为固体火箭发动机的喷管、燃气舵、端头帽等部件，也可以作为超高速飞行器的鼻锥、端头、翼前缘等耐高温结构件等。CN10948326ACCNN110194832601948328A权利要求书1/1页1.一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料，其特征在于SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料由SiC晶须和ZrC基体组成；SiC晶须作为增强相存在于ZrC基体中，SiC晶须的体积百分含量为5～20％，ZrC基体的体积百分含量为80～95％。2.制备权利要求1所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、将SiC晶须经超声波进行分散；二、将分散均匀的SiC晶须与ZrC粉末混合后进行球磨，SiC晶须与ZrC粉末的体积百分比分别为5～20％∶80～95％；三、采用旋转蒸发器将步骤二中球磨混合均匀的浆料进行烘干；四、将经烘干处理后所得的混合粉装入石墨模具中，采用真空热压炉，在氩气保护下进行热压烧结。其中步骤一中SiC晶须的纯度≥99.5％，直径为0.1～1.0μm，长度为50～200μm；步骤二中ZrC粉末的纯度≥99％，粒径为3～5μm。3.根据权利要求2所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中超声波分散处理的方法是按下述操作进行的：以无水乙醇作为分散剂，SiC晶须与无水乙醇的用量比分别为4～20g∶100～150mL，在工作电压为220V、频率为20～25kHz的条件下超声分散3～10min。4.根据权利要求2或3所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中球磨处理的方法是按下述操作进行的：以180～220mL无水乙醇作为分散剂，ZrO2球作为球磨介质，球料质量比为5∶1～8∶1，球磨转速为100～300r/min，湿法球磨5～20h。5.根据权利要求4所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中烘干处理的方法是按下述操作进行的：在旋转蒸发器的转速为60～90r/min、温度为60～70℃条件下烘干1～2h。6.根据权利要求2、3或5所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中在石墨模具内壁及两端涂一层BN，并在试样两端垫有石墨纸。7.根据权利要求6所述的一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中烧结处理的方法是按下述操作进行的：在温度为1800～2100℃、压力为10～30MPa的条件下，保温30～60min，然后撤压随炉冷却。2CCNN110194832601948328A说明书1/4页一种SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种超高温陶瓷复合材料及其制备方法。背景技术[0002]ZrC基超高温陶瓷，与硼化物陶瓷相近，是在2000℃以上可用材料的典型代表，具有较高的熔点、较好的化学稳定性、较高的弹性模量、优良的导电性、较高的硬度、良好的导热性等优异的性能，特别适合于作固体火箭发动机的喷管喉衬、燃气舵、端头帽等部件，也可以作为超高速飞行器的鼻锥、端头、翼前缘等耐高温结构元件等。但单相ZrC陶瓷具有致密度和烧结性能低、强度和韧性低、抗氧化性能差等缺点。为