一種B₄C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料及其製備方法

2023-05-16 19:53:46 1

專利名稱：一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於陶瓷基複合材料技術領域，具體的說是一種具有SiC晶須、SiC顆粒和 B4C顆粒多種陶瓷相複合的陶瓷基複合材料及其製品的製備方法。
背景技術：
碳化硼(B4C)陶瓷的硬度僅次於金剛石和立方氮化硼，尤其是其近於恆定的高溫硬度(>30GPa)是其它材料無可比擬的。在B4C中，碳與硼主要以共價鍵結合，具有高熔點、 高硬度、高模量、小容重、耐磨等特點。B4C在常溫下不與酸鹼和大多數無機化合物反應，僅在氫氟酸一硫酸、氫氟酸一硝酸混合物中有緩慢的腐蝕，是化學性質最穩定的化合物之一。 B4C還具有良好的中子、氧氣吸收能力、較低的膨脹係數和良好的熱電性質，是一種重要的結構陶瓷材料，在許多領域得到了廣泛應用。典型應用實施例有機械工業中軸承、切削刀刃、研缽、搗錘、陶瓷氣體渦輪機中的耐磨蝕、耐磨擦器件、化學工業中的火箭液體發動機燃料的流量變送器軸尖、軍工方面人體防彈以及車輛和直升機的輕質裝甲等等。但B4C脆性大，且難以燒結成緻密的成品，即使採用熱壓工藝，也必須在添加燒結助劑，在210(T230(TC 的高溫下才能製得接近理論密度、適合工程用的材料，而且形狀和尺寸受到限制。B4C陶瓷的燒結可採用常壓燒結、熱壓燒結，也可採用活化燒結和熱等靜壓燒結等。目前應用比較廣泛的是熱壓燒結，其基本原理是將B4C預製件在惰性氣氛或真空條件下，加熱至210(T2300°C，在壓力為20 40 MPa的條件下保溫0. 5 2小時，得到B4C製品。如果製品對化學成分沒有嚴格要求，也可適當加入一些添加劑，如Mg、Al、Cr、Si、A1203、MgO 等，從而降低燒結溫度。但是，熱壓燒結存在以下幾個問題一是燒結溫度高，即使採用燒結添加劑，燒結溫度也要在2000°C左右；二是由於B4C抗震性較差，因此冷卻過程中要緩慢降溫；三是熱壓燒結得到的B4C製品脆性大；四是熱壓燒結只能製造形狀簡單的製品。因此開發新型B4C陶瓷基複合材料及其低成本製備方法具有重要的實際應用意義。SiC陶瓷具有良好的高溫力學性能，其密度低，抗氧化和耐腐蝕能力強，但由於它的脆性，影響了其作為結構材料的廣泛應用。採用晶須、纖維等的增韌補強是提高SiC陶瓷的綜合性能的可行途經。採用高性能連續SiC纖維增韌補強的SiC陶瓷基複合材料，其韌性和高溫性能得到大大提高，因而受到航空航天、先進坦克、核能設備等的熱端部件和其它苛刻高溫條件下服役部件的極大青睞，但其製備技術難度大、耗資大。稻殼是一種天然的生物原料，中國是世界上最大的水稻種植國家，稻殼資源十分豐富。然而，稻殼表面堅硬，矽含量高，不易被細菌分解，且堆積密度小，若作廢棄處理極大地破壞了環境，成為米業企業的包揪。稻殼的開發利用對於保護環境，提高水稻種植的經濟效益意義重大。目前以稻殼為原料在製備白炭黑、矽等方面正得到研究、開發和利用。但對稻殼的利用還遠遠不夠。稻殼經焦化後再進一步在較高溫度下處理可以生成富含SiC晶須及SiC顆粒的產物，但對於這一產物的有效利用還遠未實現。中國發明專利(申請號201010202371.X申請日2010-06_18)公開了利用稻殼
製備微納米直徑碳化矽短纖維和晶須的方法，該方法在石墨坩堝中，加入清洗乾燥後的稻殼，於真空爐中在一定溫度下碳化；將碳化後的稻殼與一種或兩種催化劑機械混合均勻，或不添加催化劑；將混合均勻催化後的稻殼或不添加催化劑碳化後的稻殼放入石墨坩堝中， 蓋上石墨蓋，放入真空燒結爐中，通入惰性氣體保護，以一定速率升溫，隨後冷卻到室溫；打開燒結爐，石墨坩堝內稻殼上表面有白色絮狀的碳化矽短纖維和晶須產生，稻殼間有白色至淡藍色團絮物碳化矽短纖維和晶鬚生成。中國發明專利(申請號200510042708. 4申請日2005-05_24)公開了製備碳化矽晶須的方法，該方法將稻殼經粉碎後，在650°C 700°C的溫度範圍內，採用先開爐後閉爐的碳化工藝將稻殼進行碳化，按一定的重量比加入適當的催化劑，混合均勻後，將混合料裝入石墨坩堝中，將碳纖維排布在混合料上部，蓋好坩堝蓋。將石墨坩堝放入石墨作加熱體的立式真空爐中，通入氬氣進行保護，在碳纖維上長出碳化矽晶須。上述的方法都公開了稻殼製備碳化矽晶須的方法，但是對於製備的含碳化矽晶須產品應用，還是比較少有相關的文獻公布
發明內容
為了單純B4C和SiC陶瓷存在的技術缺陷，本發明的一個目的是提供一種B4C/SiC 晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，該複合材料以具有B4C和SiC晶須和SiC顆粒的復相陶瓷結構，結合了 B4C的高硬度特性和SiC晶須對複合材料的增韌增強作用。本發明的第二個目的是提供一種上述的B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料的製備方法。為了實現上述的第一個目的，本發明採用了以下的技術方案
一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，該複合材料由預製件通過Si或Si合金熔滲反應製備得到，所述的預製件由包括以下的原料模壓成型製得
(1)B4C粉體；
(2)SiC 晶須；
(3)顆粒SiC和顆粒碳中的至少一種。作為優選，預製件由包括以下的原料模壓成型製得
(1)B4C 粉體20% 90% ；
(2)SiC 晶須5% 70%;
(3)顆粒SiC和顆粒碳中的至少一種5% 70%。作為再優選，預製件由包括以下的原料模壓成型製得
(1)B4C 粉體20% 80% ；
(2)SiC 晶須5% 60%;
(3)顆粒SiC和顆粒碳中的至少一種5% 30%。作為優選，預製件由包括稻殼SiC晶須化產物與B4C的原料模壓成型製得，稻殼 SiC晶須化產物與B4C的重量比為2 :8 8 :2 ；所述的顆粒SiC和SiC晶須來自稻殼SiC晶須化產物，並且稻殼SiC晶須化產物中還包括碳及矽氧化物。因此，最終的複合材料中SiC 顆粒還可以包括來自於稻殼SiC晶須化產物中的Si氧化物和碳在熔滲過程中發生反應的產物及稻殼SiC晶須化產物中的碳和熔滲的Si發生反應的產物。作為優選，所述的預製件中還添加外加碳和外加SiC粉體材料中的一種或兩種； 作為優選，所述的外加碳選自石墨、炭黑、無定形碳和石油焦中的一種或多種；作為再優選，
5所述的外加碳的添加量為預製件總量的(Γ20%，顆粒尺寸在0. Γ30 μ m ；外加SiC粉體的量在預製件總量的0 20%，顆粒在0. 1 30 μ m。作為優選，所述的預製件中還包括Mo，Mo添加的量為不超過Mo與居於預製件孔隙的Si及Si合金反應生成MoSi2所需的量。Mo等其它金屬與居於預製件孔隙的Si及其合金反應生成MoSi2等其它高熔點的產物所需的量，目的是為了減少複合材料中低熔點物質的殘餘量，以提高材料的高溫性能。作為優選，所述的Si合金選自Al-Si、Mo-Si、Fe-Si和Ni-Si中的一種，其中Si的含量在10 90wt%。作為優選，所述的B4C粉體的粒度為0.廣50 μπι。作為優選，所述的預製件中還包括粘結劑，粘結劑在成型困難時添加，添加量便於成型即可；作為優選，所述的粘結劑選用聚乙烯醇或酚醛樹脂。粘結劑僅是加工的時候使用，在最終複合材料產品中並不存在粘結劑，粘結劑通過預燒結蒸發或者部分碳化，碳化部分在熔滲過程中Si發生反應的產物。為了實現上述的第二個目的，本發明採用了以下的技術方案
一種製備上述的B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料的方法，該方法包括以下的步
驟
1)預製件的製備
①採用稻殼SiC晶須化產物和B4C粉體為原材料混合製備預製件，並可根據需要在預製件中添加或不添加可與熔滲體反應形成高熔點的產物的金屬質、碳粉和SiC粉中的一種或多種，以調節形成複合材料的結構；
②將上述一定配比的原料混合至均勻分散，混合在易揮發的有機介質中，通過球磨或機械攪拌混合廣10小時，再將混合漿料在烘箱中烘乾後研磨分散後用於製備預製件；或者，直接將粉料在乾料狀態進行球磨或機械攪拌1 10小時混合，然後用於製備預製件；在成型困難時加入粘結劑，攪拌均勻後烘乾後製備預製件，或再進一步對粉體材料進行造粒處理再用於製備預製件；
③將混合粉體根據複合材料的形狀和尺寸要求，在3(Γ100MPa下模壓成型形成預製件，或進一步對坯體再進行冷等靜壓形成預製件；
2)預製件預燒結
對預製件在100(Tl70(rC下保溫廣5小時進行預燒結，得到預燒結預製件；或對預製件在20(T50(TC的溫度下保溫2(Γ150分鐘進行去除易揮發性產物處理；
3)熔滲反應燒結
對預製件進行自發熔滲反應，自發熔滲反應溫度為高於所採用熔滲體的熔點溫度 1(T30(TC，保溫時間為1(Γ300分鐘；預製件經熔滲反應後冷卻得到B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料或其製品。上述的方法採用自發熔滲反應法製備，Si或其合金熔體藉助毛細管力滲入預製件孔隙，製備過程無需外加壓力，設備簡單，預製件可製備成複雜形狀，可用於製備複雜形狀的複合材料構件。 作為優選，本發明的稻殼SiC晶須化產物的製備方法可以如下稻殼SiC晶須化產物採用稻殼為初始原料，首先將稻殼在真空條件或氬氣條件下，經7Q(Tioo(rc保溫ι ο
6小時進行焦化處理，隨後將焦化產物在真空或氬氣氣氛下，經1300 160(TC保溫1 10 小時進行SiC晶鬚生長處理，得到主要組成物為SiC晶須及顆粒和少量碳及SiO2的粉體材料。作為優選，熔滲的Si或Si合金的放置量根據預製件的孔隙和與預製件中其反應的碳的含量確定，以與預製件孔隙和反應所需等量為基準，在過量10%或欠量10%的範圍內，以填充孔隙，提高材料緻密度為主要選擇原則。本發明製備得到為具有SiC晶須、SiC顆粒和B4C顆粒多種陶瓷相複合的B4C/SiC 晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，在獲得材料的結構上，具有B4C顆粒和SiC晶須和顆粒的復相陶瓷結構，結合了 B4C的高硬度特性和SiC晶須對複合材料的增韌增強作用。部分SiC 原位合成，有利於SiC、B4C陶瓷相間界面結合強度的增加，從而提高複合材料的綜合性能。 在製備方法上，採用自發熔滲反應法，傳承了自發熔滲反應法的各項優點，利用Si或其合金對由B4C和富含SiC晶須的稻殼碳化矽晶須化產物或其它SiC晶須和粉體及碳組成的多孔預製件的熔滲和反應燒結，獲得緻密的復相陶瓷基複合材料及其製品。材料製備溫度低， 所需設備簡單。在原材料方面，複合材料中的SiC晶須及顆粒主要來自於稻殼經焦化並進一步碳化矽化的產物，來源廣、成本低。該製備方法和獲得的複合材料極具實用前景。本發明的有益效果在於
1、複合材料採用自發熔滲反應法製備，Si或其合金熔體藉助毛細管力滲入預製件孔隙，製備過程無需外加壓力，設備簡單，預製件可製備成複雜形狀，可用於製備複雜形狀的複合材料構件。熔滲反應溫度相對較低，複合材料的製備能耗和成本低；
2、本發明中的熔滲反應在普通燒結爐內便可實現，可實現規模生產；
3、本發明複合材料中的SiC晶須和SiC顆粒主要來自於稻殼原料，來源廣、成本低。預製件中稻殼碳化矽晶須化產物中的SiC晶須和SiC顆粒在熔滲過程中被保留至複合材料， 稻殼碳化矽晶須化產物中的碳和矽氧化物在熔滲過程中相互間及與熔滲的Si或Si合金髮生反應，原位生成SiC相及其它陶瓷相。SiC晶須對複合材料起到增韌和增強作用。原位生成的SiC與複合材料中其它相組成具有良好的界面結合。根據製備預製件中B4C顆粒和稻殼SiC化產物含量比例的不同、B4C顆粒尺寸的不同及添加其它添加劑等，使複合材料中 SiC晶須含量、B4C顆粒的含量和尺寸、SiC顆粒的含量及尺寸等不同，複合材料的結構可調空間大，從而可調節複合材料的強度、硬度、韌性等力學性能和其它性能以滿足不同使用條件的要求。


圖1是30 wt. %B4C + 60 wt. %稻殼碳化矽晶須化產物+10 wt. %Mo的預製件經 1480°C X 1小時熔滲Si獲得複合材料(實施例3)的金相照片。圖2是33 wt. % B4C + 67 wt. %稻殼碳化矽晶須化產物經1480°C Xl小時熔滲 Si獲得複合材料(實施例4)的金相照片。圖3是70 wt. % B4C + 15 wt.%碳化矽晶須+15 wt. %碳黑製備的預製件經 1450°C X30分鐘熔滲Si獲得複合材料(實施例7)的斷口掃描電鏡形貌。斷口組織緻密， 可見SiC晶須拔出留下的窩口。圖4是70 wt. % B4C + 15 wt.%碳化矽晶須+15 wt. %碳黑製備的預製件經1450°C X30分鐘熔滲Si獲得複合材料(實施例7)的斷口經NaOH溶液腐蝕後的掃描電鏡形貌。SiC晶須清晰可見。
具體實施例方式以下實施例可以更好地理解本發明，但本發明不局限於以下實施例。實施例1
將適量稻殼置於石墨坩堝中在真空條件下經900°C保溫2小時進行焦化處理。對焦化處理產物進行研磨，再置於石墨坩堝中，在真空條件下，經1500°C保溫3小時進行碳化矽晶須化處理，獲得富含SiC晶須及顆粒的產物。取將該產物20 g與平均粒度為7μπι的碳化硼粉末70 g及平均粒度為3 μ m的鉬粉10 g在無水乙醇中機械球磨混合，然後將球磨漿置於烘箱中烘乾。在烘乾後的混合粉料中加適量濃度為5 wt. %的聚乙烯醇(PVA)粘結劑， 攪拌後烘乾並研磨粉碎待用。取適量該粉料放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在32 MPa條件下模壓成型，再將預壓坯在180 MPa條件下冷等靜壓。將冷等靜壓坯體在真空條件下經1500°C保溫2小時進行預燒結形成預製件。將預製件在石墨燒結爐中進行熔滲反應。將適量矽塊置於預製件上，在真空條件下，經1480°C保溫1小時進行自發熔滲反應，然後隨爐冷卻，最後得到近預製件尺寸的B4C/SiC晶須/SiC/MoSi2復相陶瓷基複合材料，該材料具有B4C、SiC晶須和SiC顆粒的復相陶瓷結構。複合材料的密度為2. 6 g/cm3，彈性模量為 295 GPa，硬度為 17 MPa0實施例2
取實施例1所述稻殼碳化矽晶須化產物40 g、平均粒度為3 μ m的碳化硼粉末50 g及平均粒度為3 μ m的鉬粉10 g置於球磨罐中，在無水乙醇介質中進行球磨機械混合，然後將混合漿料烘乾。再在烘乾的粉料中加濃度為5 wt. %的PVA粘結劑，經攪拌後烘乾。取該烘乾粉料20 g放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在96 MPa條件下模壓成型。將模壓坯體在真空條件下經1400 V保溫2小時進行預燒結獲得預製件。在石墨燒結爐中對預製件進行熔滲反應。將適量矽塊置於預製件上方，在真空條件下經1460°C保溫40分鐘，然後隨爐冷卻，獲得近預製件尺寸的B4C/SiC晶須/SiC/MoSi2復相陶瓷基複合材料。實施例3
將適量稻殼放在真空條件下經900°C保溫2小時進行焦化處理，然後將焦化產物研磨後在Ar氣氣氛下在1550°C保溫6小時進行碳化矽晶須化處理，獲得富含SiC晶須和顆粒產物。將SiC晶須化產物60 g、平均粒度為7 μ m的碳化硼粉末30 g和平均粒度為3 μ m 的鉬粉10 g在無水乙醇中機械球磨混合，然後將球磨漿料烘乾。再在混合粉料中加濃度為 5wt.%的PVA粘結劑，攪拌後烘乾。取適量該混合粉料放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在96 MPa條件下模壓成型得到預壓坯，再將預壓坯在180 MPa條件下冷等靜壓。將冷等靜壓坯體在真空條件下經1550°C保溫3小時進行預燒結獲得預製件。將適量矽塊置於預製件上，在石墨燒結爐中，在真空條件下經1480°C保溫1小時進行自發熔滲反應，然後隨爐冷卻，最後得到B4C/SiC晶須/SiC/MoSi2復相陶瓷基複合材料。實施例4
取實施例3所述稻殼碳化矽晶須化產物67 g和平均粒度為7 μ m的碳化硼粉末33 g 置於球磨罐中，在無水乙醇中機械混合，然後將混合料漿烘乾。在烘乾的粉料中加濃度為
85wt.%的PVA粘結劑，攪拌後烘乾。取適量該烘乾粉料放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在96 MPa條件下模壓成型得到預壓坯，再將預壓坯在180 MPa條件下冷等靜壓。將冷等靜壓坯體在真空條件下在1550°C保溫3小時進行預燒結形成預製件。將適量矽塊置於預製件上，在石墨燒結爐中，在真空條件下，經1480°C保溫1小時進行自發熔滲反應，然後隨爐冷卻，得到B4C/SiC晶須/SiC/Si復相陶瓷基複合材料。實施例5
將稻殼在Ar氣氣氛下經800°C保溫4小時進行焦化處理，再直接升溫至1400°C保溫3 小時進行碳化矽晶須化處理，獲得富含SiC晶須、顆粒的碳化產物。取該稻殼碳化矽晶須化產物37g和平均粒度為7 μ m的碳化硼粉末78 g在無水乙醇介質中機械混合，然後將料漿烘乾。在烘乾的混合粉料中加濃度為5wt.%的PVA粘結劑，攪拌後烘乾。取該粉料適量放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在96 MPa條件下模壓成型得到預壓坯。將預壓坯體在真空條件下在1400°C保溫2小時進行預燒結形成預製件。將適量Al-55wt. % Si合金置於預製件上方，在石墨加熱燒結爐中對預製件進行熔滲，在真空條件下經130(TC保溫60分鐘，然後隨爐冷卻，得到B4C/SiC晶須/SiC/Al-Si復相陶瓷基複合材料。實施例6
將適量稻殼在真空中經850°C保溫3小時進行焦化處理，然後將焦化產物研磨後在真空條件下經1350°C保溫4小時進行碳化矽晶須化處理，獲得富含SiC晶須及顆粒的碳化產物。取該稻殼碳化矽晶須化產物45 g和平均粒度為3 ym的碳化硼粉末55g在無水乙醇中機械球磨混合，然後將料漿置於烘箱中烘乾。再在烘乾後的混合粉料中加濃度為5wt. %的 PVA粘結劑，攪拌後再烘乾。取烘乾後混合粉末適量放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在液壓機上以96 MPa條件下模壓成型得到預壓坯。再將預壓坯在真空條件下在1500°C 保溫2小時進行預燒結。在將適量的Al-70wt. % Si矽塊置於預製件上，在石墨加熱爐中， 在真空條件下在1420°C保溫40分鐘，然後隨爐冷卻，得到含少量Si及Al的B4C/SiC晶須 /SiC/Al-Si復相陶瓷基複合材料。實施例7
將粒度為20 30 μ m的B4C、粒度為2 3 μ m的炭黑和直徑為50 80 nm長度為 5 30 μ m的SiC晶須以70 15 15的重量比在無水乙醇中經機械球磨混合，然後在烘箱中烘乾。再在烘乾後的混合粉料中加濃度為5wt.%的PVA粘結劑，攪拌後再烘乾。取烘乾後混合粉末適量放入長和寬均為50 mm的不鏽鋼模具中，在液壓機上以96 MPa條件下模壓成型得到尺寸為預壓坯。將預製件在真空條件下經400°C保溫30分鐘進行預燒結。然後將適量Si塊置於預製件上對預燒結預製件進行Si的熔滲反應，在真空條件下經1450 °C下保溫 30分鐘，冷卻得到B4C/SiC晶須/SiC/Si複合材料。
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權利要求
1.一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於該複合材料由預製件通過 Si或Si合金熔滲反應製備得到，所述的預製件由包括以下的原料模壓成型製得(1)B4C粉體；(2)SiC 晶須；(3)顆粒SiC和顆粒碳中的至少一種。
2.據權利要求1所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於按重量百分比計預製件由包括以下的原料模壓成型製得(1)B4C 粉體20% 90% ；(2)SiC 晶須5% 70%;(3)顆粒SiC和顆粒碳中的至少一種5% 70%。
3.據權利要求1或2所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於預製件由包括稻殼SiC晶須化產物與B4C的原料模壓成型製得，稻殼SiC晶須化產物與 B4C的重量比為2 :8 8 :2 ；所述的顆粒SiC和SiC晶須來自稻殼SiC晶須化產物，並且稻殼SiC晶須化產物中還包括碳及矽氧化物。
4.根據權利要求3所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於 預製件中還添加外加碳和外加SiC粉體材料中的一種或兩種；作為優選，所述的外加碳選自石墨、炭黑、無定形碳和石油焦中的一種或多種；作為再優選，所述的外加碳的添加量為預製件總量的0 20%，顆粒尺寸在0. Γ30 ym ；外加SiC粉體的量在預製件總量的0 20%，顆粒在0. 1 30 μ m。
5.根據權利要求1 4任意一項權利要求所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於預製件中還包括Mo，Mo添加的量為不超過Mo與居於預製件孔隙的 Si及Si合金反應生成MoSi2所需的量。
6.根據權利要求1 4任意一項權利要求所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於=Si合金選自Al-Si、Mo-Si、Fe-Si和Ni-Si中的一種，其中Si的含量在10 90wt%。
7.根據權利要求1 4任意一項權利要求所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於=B4C粉體的粒度為0. Γ50 μ m。
8.根據權利要求1 4任意一項權利要求所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，其特徵在於預製件中還包括粘結劑，粘結劑在成型困難時添加，添加量便於成型即可；作為優選，所述的粘結劑選用聚乙烯醇或酚醛樹脂。
9.一種製備權利要求1或2所述的一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料的方法，其特徵在於該方法包括以下的步驟1)預製件的製備①採用稻殼SiC晶須化產物和B4C粉體為原材料混合製備預製件，並可根據需要在預製件中添加或不添加可與熔滲體反應形成高熔點的產物的金屬質、碳粉和SiC粉中的一種或多種，以調節形成複合材料的結構；②將上述一定配比的原料混合至均勻分散，混合在易揮發的有機介質中，通過球磨或機械攪拌混合廣10小時，再將混合漿料在烘箱中烘乾後研磨分散後用於製備預製件；或者，直接將粉料在乾料狀態進行球磨或機械攪拌1 10小時混合，然後用於製備預製件；在成型困難時加入粘結劑，攪 拌均勻後烘乾後製備預製件，或再進一步對粉體材料進行造粒處理再用於製備預製件；③將混合粉體根據複合材料的形狀和尺寸要求，在3(Γ100 MPa下模壓成型形成預製件，或進一步對坯體再進行冷等靜壓形成預製件；2)預製件預燒結對預製件在100(Tl70(rC下保溫廣5小時進行預燒結，得到預燒結預製件；或對預製件在20(T50(TC的溫度下保溫2(Γ150分鐘進行去除易揮發性產物處理；3)熔滲反應燒結對預製件進行自發熔滲反應，自發熔滲反應溫度為高於所採用熔滲體的熔點溫度 1(T30(TC，保溫時間為1(Γ300分鐘；預製件經熔滲反應後冷卻得到B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料或其製品。
10.根據權利要求9所述一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料的方法，其特徵在於熔滲的Si或Si合金的放置量根據預製件的孔隙和與預製件中其反應的碳的含量確定，以與預製件孔隙和反應所需等量為基準，在過量10%或欠量10%的範圍內，以填充孔隙，提高材料緻密度為主要選擇原則。
全文摘要
本發明屬於陶瓷基複合材料技術領域，具體的說是一種具有SiC晶須、SiC顆粒和B4C顆粒多種陶瓷相複合的陶瓷基複合材料及其製品的製備方法。一種B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，該複合材料由預製件通過Si或Si合金熔滲反應製備得到，所述的預製件由包括SiC和碳中的至少一種、SiC晶須和B4C粉體的原料模壓成型製得。本發明製備得到為具有SiC晶須、SiC顆粒和B4C顆粒多種陶瓷相複合的B4C/SiC晶須/SiC復相陶瓷基複合材料，提高複合材料的綜合性能。本發明採用自發熔滲反應法，傳承了自發熔滲反應法的各項優點，利用Si或其合金對由B4C和富含SiC晶須的稻殼碳化矽晶須化產物組成的多孔預製件的熔滲和反應燒結，獲得緻密的復相陶瓷基複合材料及其製品。
文檔編號C04B35/81GK102219536SQ201110106630
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者劉永鋒, 巫紅燕, 朱丹, 潘洪革, 潘頤, 高明霞 申請人:浙江大學