一种基于纳米四组份烧结助剂的碳化硅陶瓷制造方法

摘要

一种新型的纳米四组分氧化物烧结助剂制备碳化硅陶瓷的方法。其特征在于采用的四组分氧化物烧结助剂其中两种为Al2O3和Y2O3，另外两种为纳米MO(M为Mg，Ba，Be，Ca中的一种)、L2O3(L为稀土元素，是La，Ce，Lu中的一种)。每种物质占整个烧结助剂的重量百分比介于0.1-0.7之间。该四组分新型烧结助剂的颗粒尺度在300纳米以下而且主成分碳化硅在微米粒度。将主要原料微米粒度75-90wt％碳化硅粉、5-20wt％该新型纳米四组分烧结助剂、1-5wt％结合剂经过大功率超声混合、干燥、成型、高温烧结等工序后制成碳化硅陶瓷烧结体。该方法能克服液相烧结碳化硅陶瓷的低烧结温度和不够理想的高温力学性能之间的矛盾，使其特别适合在超高温下苛刻环境中的高强度连续使用。

主权项

一种利用纳米四组分氧化物烧结助剂制备碳化硅陶瓷的方法，其特征在于：将75‑90wt％碳化硅粉、5‑20wt％纳米四组分氧化物烧结助剂1‑5wt％结合剂在常温下与相同重量的水混合形成悬浮液，经过电动搅拌器搅匀后在该悬浮液中插入大功率超声波发生器，并使该大功率超声波发生器间歇工作，给悬浮液施加脉冲超声场，时间5‑30分钟，悬浮液经过干燥、过筛、成型、固化、高温烧结，形成碳化硅陶瓷产品，其中纳米四组分氧化物烧结助剂的颗粒尺度在300纳米以下，而且所述碳化硅粉为微米粒度，并且纳米四组分氧化物烧结助剂为纳米MO、纳米L2O3、纳米Al2O3和纳米Y2O3的混合物，每种物质占整个纳米四组分氧化物烧结助剂的重量比例介于0.1‑0.7之间，其中M为Mg、Ba、Be和Ca中的一种，L为稀土元素La、Ce和Lu中的一种，纳米四组分氧化物烧结助剂中的两种为Al2O3和Y2O3，在1750℃‑1850℃烧结温度下，Al2O3‑Y2O3形成液相YAG，使碳和硅原子能在该较低温度下加速扩散而烧结；而纳米四组分氧化物烧结助剂中的另外两种组分能够在碳化硅陶瓷烧结后期与玻璃态YAG形成熔点更高的尖晶石类化合物，在烧结温度下显固态，一方面在烧结后期降低低熔点共熔YAG相的量而提高碳化硅陶瓷的高温强度和抗氧化性能；另一方面尖晶石类化合物存在于晶界周围，抑制晶粒长大、促进气孔排除从而抑制碳化硅陶瓷的高温蠕变。