基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法

摘要

本发明涉及一种基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，是针对解决现有同类方法制得的碳化硅陶瓷材料颗粒大小和韧性有待进一步提高的技术问题而设计。其要点是在微米颗粒的碳化硅粉中，加入Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂组分烧结添加助剂、碳粉，经混料机充分搅拌混合，倒入预先溶解了液体石蜡的甲醇溶液中，再经混合球磨，制得泥浆；泥浆搅拌后在注塑成型机上注塑成型，成型后在阴凉处自然硬化；干燥后成型的素坯在真空预烧炉中进行素烧，并脱去粘接剂，得到达到中等强度的素坯，再次将素坯用机械方法加工成毛坯；毛坯放入真空烧结炉中氩气保护烧结，制成亚微米级超细高韧性的碳化硅陶瓷材料。

主权项

一种基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法，该生产方法的基本工艺流程为：配料混合→混合球磨→泥浆搅拌过滤→注塑成型→阴干→素烧脱蜡→机械加工成各类形状→氩气气氛下烧成→研磨加工→成品；其特征在于：1)、先在0.1‑1.20微米颗粒的碳化硅粉中，加入Y₂O₃‑Al₂O₃‑SiO₂组分烧结添加助剂、碳粉，经混料机充分搅拌混合，倒入预先溶解了液体石蜡的甲醇溶液中，再经混合球磨，制得泥浆；在该过程中，溶解有液体石蜡的甲醇溶液的配比为5：100～12：100；石蜡溶液、碳化硅粉、碳粉、Y₂O₃‑Al₂O₃‑SiO₂组分的配比为30：100：1：0.3～60：100：3：1.50；2)、泥浆需放置在带搅拌器的不锈钢容器中12小时以上，3)、泥浆在注塑成型机上注塑成型后，在最高温度低于25℃的阴凉处自然硬化；4)、干燥后成型的素坯在真空预烧炉中进行素烧，并脱去粘接剂，温度为800‑1200℃之间，真空度为0.40MPa以下，时间为0.5‑4小时，即可得到达到中等强度的素坯；5)、再次将素坯用机械方法加工成各种形状和尺寸要求的毛坯；6)、后将该毛坯放入真空烧结炉中，在1600‑1820℃温度条件下，将毛坯置于熔化的硅蒸汽中反应120‑180分；氩气需要在整个烧结过程中稳定存在，且处于流动状态，其流量为1L～10L/min；即制成亚微米级超细高韧性的碳化硅陶瓷材料；所述制成亚微米级超细高韧性的碳化硅陶瓷材料的基体结构由颗粒小于1.0微米的超细颗粒组成，密集排列，所达密度在3.05g/cm³以上，抗弯强度在590Mpa以上，硬度在91HRA以上，显气孔率在0.5％以下，断裂韧性在3.50×10⁶Pa·m^1/2以上。