CN100515994C - 液相烧结碳化硅陶瓷的一种生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液相烧结碳化硅陶瓷的一种生产工艺，属于陶瓷领域。现有液相烧结碳化硅陶瓷生产工艺的混料工序中存在球磨耗时过份长以及球磨设备总体利用率低等问题，本发明旨在解决上述问题。本案方案所用原料包括碳化硅粉、氧化钇、氧化铝以及结合剂，经混料、模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品，本案要点是，该工艺包适以下步骤：a，将氧化钇和氧化铝两种原料混合，进行球磨，利用机械化学法生成助熔剂预制料；b，将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂等进行混合，经模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品。本案利用机械化学法预先生成助熔剂预制料，有助于大幅减少球磨耗时，有助于提高球磨设备的总的利用率。

Description

液相烧结碳化硅陶瓷的一种生产工艺

技术领域

本发明涉及液相烧结碳化硅陶瓷的一种生产工艺，属于陶瓷领域。

背景技术

碳化硅陶瓷材料具有高温强度大、高温抗氧化性强、耐磨损性能好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高、抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用，已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。

在汽车工业中，为了提高发动机的热效率，充分利用能源，降低燃料消耗，减少大气污染，希望发动机的工作温度高于1200度(据计算，发动机的工作温度由1100度提高到1370度时，热效率可增加30％)。碳化硅陶瓷因所具有的高温强度，较低的热膨胀系数，较高的导热系数和较好的抗热冲击性而被认为是使用温度超过1200度的最有前途的候选材料。拥有先进陶瓷技术的国家如美国、德国和日本已研发出采用碳化硅陶瓷的发动机零部件如发动机定子、转子、燃烧器及涡形管并取得了良好的使用效果，目前正致力于全陶瓷发动机的开发研究。

机械设备中的动密封是通过两个密封端面材料的旋转滑动而进行的，作为密封端面材料，要求硬度高，具有耐磨损性。碳化硅陶瓷的硬度相当高且摩擦系数小，故碳化硅陶瓷作为机械密封端面材料可获得其它材料所无法达到的滑动特性。另一方面，两个端面密封材料在旋转运动过程中由于摩擦会产生一定的热量，从而使密封端面的局部温度升高，因此端面材料还必须能够耐受一定的温度。为了避免端面密封材料在旋转滑动过程中产生热应变和热裂，要求端面材料的导热系数高、抗热震性好。目前，碳化硅陶瓷已经在各类机械密封中获得大量的应用，并为机械设备的省力和节能做出了很大的贡献，显示出其他材料所无法比拟的优越性。碳化硅陶瓷在机械工业中还被成功地用作各种轴承、切削刀具。

航空航天、原子能工业等需要耐受超高温度的场合如核裂变和核聚变反应堆中需要的可承受2000度左右高温的耐热材料；火箭和航天飞行器表面用于耐受与大气剧烈摩擦中产生的高达数千K温度的隔热瓦；火箭发动机燃烧室喉衬和内衬材料，燃气涡轮叶片；高温炉的顶板、支架，以及高温实验用的卡具等高温构件也普遍采用碳化硅陶瓷构件。碳化硅陶瓷在石油化学工业中还被广泛地用作各种耐腐蚀用容器和管道；

碳化硅陶瓷材料作为结构陶瓷在工业生产领域获得广泛应用的同时，作为一种功能陶瓷，在电力电子、微机电、通讯等领域也已经展露头角，即将获得突破性的市场。

在不同的领域中应用的碳化硅陶瓷材料对性能有不同的要求，需要用不同的制备方法。目前碳化硅的制备工艺可以分为反应烧结、无压烧结和热压(或热等静压)烧结碳化硅等几类。反应烧结是工艺相对成熟，技术难度较小，但是反应烧结的产品中有10％左右的游离硅，不能耐强碱和氢氟酸，不能应用在强酸强碱的化工生产环境中；当温度超过1400度时，抗弯强度会急剧下降，高温耐受性相对较差一些，不能用于对高温强度要求严格的场合。从综合力学性能来看(包括抗弯强度、断裂韧性、弹性模量、抗弯强度等)来看，反应烧结陶瓷产品与无压烧结和热压烧结比较尚有较大的差距。作为结构陶瓷使用，反应烧结陶瓷一般只用在要求不太高的机械密封、高温构件和化工生产领域。功能陶瓷产品要求很高的纯度或方便地控制产品的成分，对于反应烧结工艺来说，这些要求都很难达到。

碳化硅是碳和硅原子以化学键结合的四面体空间排布的结晶体，其共价键很强。这样的共价键陶瓷非常难烧结，如果要碳化硅粉体材料自身烧结，即便在非常高的温度下，粉末(3～5μm)之间也仅有微量的颈部长大，而不发生体积收缩致密化。因此，其烧结通常需在很高温度(2300-2400K)下进行，并且需要加入少量添加剂或施加高的机械压力。以施加一定压力为特征的就是热压或热等静压烧结。从机械性能上看，热压烧结的碳化硅陶瓷具有很高的烧结密度、抗弯强度和断裂韧性。尤其是有优异的高温力学性能(1600度以上力学性能还略有增强)，可以应用于各个碳化硅结构陶瓷领域。但是由于热压烧结过程中必须对陶瓷素坯进行包封，因此无法大批量生产，限制了其在工业化生产中的应用。

这样，在体系中添加烧结助剂并在常压下烧结的无压烧结方法就成为了最有前途的制备高性能碳化硅陶瓷的工业生产方法。根据烧结助剂在烧结过程中的状态，无压烧结还可以分为固相烧结和液相烧结。固相烧结通常是在体系中加入适量的碳化硼和碳，而液相烧结则加入适量的助熔剂而在烧结时呈现液态。相对而言，液相无压烧结方法具有更低的烧结温度、与热压烧结相当的力学性能(固相烧结断裂韧性较差、断裂模式为典型的穿晶断裂，晶粒粗大且均匀性差，而液相烧结有弱化的界面、强度和韧性显著提高、断裂模式为典型的沿晶断裂)和高温强度和抗氧化性。因此，液相无压烧结碳化硅是制备高性能碳化硅陶瓷最有前景的工业化方法，如何在较低的温度下烧结得到力学性能尽可能高的碳化硅陶瓷也是扩大碳化硅陶瓷在各个领域应用的保证。

碳化硅陶瓷的应用领域相当广泛，对各领域中碳化硅陶瓷的市场很难全部了解清楚，但是我们可以通过不用的侧面了解碳化硅陶瓷的供求情况。

碳化硅陶瓷由碳化硅粉体烧结而成，目前碳化硅粉体材料只能由少数厂家生产，其中法国的圣戈班公司(2003年以450亿欧元营业额排列世界500强第133位)在世界市场上占有主要地位，根据圣戈班公司估计，2003年全球的碳化硅市场总量约为80万吨/年。其中圣戈班公司的年产量约为20万吨，中国生产碳化硅粉体行业近几年来发展很快，出现了一批如天津艾斯达、牡丹江丹峰(2003年以1.1亿元被法国圣戈班公司收购)等一批较大的企业，碳化硅粉体产能达到40万吨左右，全球已经感受到来自中国碳化硅粉体产能的威胁。这其中约有1/3的量用于进行烧结碳化硅陶瓷产品，目前工业上碳化硅陶瓷的制备为反应烧结和无压烧结共存。反应烧结生产工艺已经比较成熟，使用也相当广泛，成本和售价也较低。但由于性能问题，反应烧结的产品已在逐步走向淘汰。

2005年仅仅在机械密封领域世界上使用碳化硅陶瓷材料的总产值约为八千多万美元，其中无压烧结碳化硅约五千五百万美元，占总碳化硅生产量的65％左右。德国是世界上最大的无压碳化硅生产国，它一个国家所生产的无压碳化硅就约四千万美元，占世界总产量的一半以上。中国的年碳化硅产量约为2500万元人民币到3000万元人民币，折300多万美元。在耐热高温构件领域，目前碳化硅陶瓷的市场份额在1-2亿美元左右。据美国阿贡国家实验室能源与环境研究室运输研究中心预计，2000～2010年汽车发动机用碳化硅陶瓷部件可占零件市场的66％-90％，总价值超过30亿美元。

由于碳化硅陶瓷的高性能和在工业领域中的广泛应用，SiC的烧结一直是材料界研究的热点。但由于碳化硅是一种共价性极强的共价键化合物，即使在2100□的高温下，C和Si的自扩散系数也仅为1.5×10^-10和2.5×10^-13cm²/s。SiC很难烧结，必须借助烧结助剂或外部压力才能实现致密化。

早在20世纪50年代中期，美国Norton公司的Alliegro等就开始采用B、Al、Fe、Ni、Cr、Ca、Li、Al-Fe、Zr-B等作为辅助助剂采用热压烧结的办法制备碳化硅陶瓷。此后又有F.I.Lange以Al2O3作为烧结添加剂、J.M.Bind和J.V.Biggers等以B₄C作添加剂，江东亮等以B₄C和C为助剂和其他研究者分别用不同的助剂热压烧结碳化硅陶瓷，均获得了一定程度的成功，得到了性能各异的碳化硅陶瓷。但是采用热压烧结工艺只能制备形状简单的碳化硅部件，而且经过一次烧结过程所制备的产品的数量很少而非常不利于商业化生产。所以从70年代开始美国Carbortmdum公司率先开展了反应烧结碳化硅的制备，反应烧结主要利用多空隙率的碳化硅素坯在高温下浸渍液态硅反应凝结碳化硅粒子而制成的。目前，典型的反应烧结SiC制品主要有英国UKAEA的Refel-SiC和美国Carbortmdum公司的KT-SiC。但客观地说反应烧结碳化硅的总体各项指标和性能与热压烧结的产品有一定的距离。

从上个世纪70-80年代以来，人们进行了大量的研究工作希望能在常压的条件下烧结得到高性能的碳化硅陶瓷产品。1974年，美国GE公司的S.Prochazka通过在高纯度的B-SiC细粉中同时加入少量的B和C，采用无压烧结工艺，于2020□成功地获得了密度高于98％的SiC烧结体。此后，世界各国研究人员进行了大量的研究，筛选了不同的烧结助剂，力图在降低烧结温度的同时保持较高的材料的力学性能。总体上看，无压烧结按照选用助剂在烧结过程中的状态可以分为固相烧结和液相烧结。S.Prochazka、J.A.Coppola、Joe J.Cao等采用B、C和Al或其化合物在烧结过程中不出现熔融的第二相，被称作固相烧结。固相烧结方法需要很高的烧结温度，烧结产物晶粒粗大，断裂韧性较低，与热压烧结产品相比尚有较小的差距。后来H.Tanaka、M.A.Mulls、T.Ohji等加入Al₂O₃-Y₂O₃、AIN-R₂O₃等烧结助剂在烧结过程中通过形成液相熔融混合物而被称为液相烧结，也是未来碳化硅陶瓷制备的方向。液相烧结可以在较低的温度下烧结得到与热压烧结产品相当的断裂韧性和弯曲强度并且具有复杂形状和大尺寸的碳化硅部件，被认为是碳化硅陶瓷最有前途的烧结方法。液相烧结体系，特别是SiC-Al₂O₃-Y₂O₃，已成为近年来碳化硅烧结研究的热点。韩国汉城大学、韩国高科技研究院、德国马普所、美国Connecticut大学、美国国家标准及技术研究所、日本国家无机材料研究所、中国上海硅酸盐研究所等高校和科研机构纷纷开展研究，致力于寻找不同的烧结助剂，获得更低的烧结温度以及具有更好特性的碳化硅陶瓷产品。目前无压固相烧结的商品化碳化硅陶瓷有日本特殊瓷业EC-422、EC-425，美国GE公司，上海硅酸盐研究所、美国Hexolog、美国Carborundum公司、德国PLS等，但由于技术和工艺等原因，目前国内工业化的液相碳化硅陶瓷制备生产线几乎还没有，而国外也不多。

综上所述，过高的烧结温度或压力一直是SiC难以获得工业应用的主要原因，所以助烧剂的选择依然是SiC烧结的研究课题，在较低温度条件下，烧结出工业上适用的SiC，是SiC烧结走向广泛应用的关键。

目前，在SiC-Al₂O₃-Y₂O₃液相烧结体系，较多采用的工艺是将烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃与碳化硅粉及结合剂直接混合，进行长达十数小时的球磨，然后，经干燥造粒，模压成型，固化定型，粗机械加工，高温烧结，机械精加工等步骤，最终形成碳化硅陶瓷产品。

如上所述，在所述混合工序中存在球磨时间过份长以及球磨设备总体利用率低等问题。本案发明人在深入研究以Al₂O₃和Y₂O₃为烧结助剂的整个碳化硅陶瓷生产工艺过程，并查阅了大量文献后，确认，按生产经验比例掺入的由Al₂O₃和Y₂O₃构成的烧结助剂，在高温烧结温区，实际上是逐步相互反应形成以钇铝石榴石为主要成份的熔融液相，此熔融液相的生成是在较低烧结温度下(1800℃～1950℃)实现碳化硅陶瓷液相烧结的关键。那么，在前文所述的将烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃与碳化硅粉及结合剂直接混合，进行长达十数小时的球磨，然后，经干燥造粒，模压成型，固化定型，粗机械加工，高温烧结，机械精加工等步骤，最终形成碳化硅陶瓷产品的生产过程中，对于长时间球磨这一工序的作用，我们认为：其一是破碎较大粒径的Al₂O₃以及Y₂O₃原料，生成易于反应、易于混料的的小粒径物料；其二，已生成的小粒径物料容易发生团聚，球磨可以破坏所述的团聚，促进物料的混合；其三，长达十数小时的球磨可能产生一定程度的机械化学作用，可能在这一过程中初步生成一定量的钇铝石榴石前驱体相，所述初步生成的一定量的钇铝石榴石前驱体相未必充分成相，但它对于在高温烧结中熔融液相的及时出现有重要作用。经查阅有关钇铝石榴石的文献资料，知道钇铝石榴石作为一种重要的激光晶体材料已得到较深入的研究，可以查阅到一些文献专门涉及粉状钇铝石榴石前驱体的合成工作，其中，许凤秀等发表在“中国陶瓷工业”(2004年产6月，第11卷第3期)上的题为“YAG纳米粉体的制备技术研究进展”一文对粉状钇铝石榴石(YAG)前驱体的合成方法有较详尽的论述，据该文介绍，机械化学法的实质是将在常温下不发生反应的几种超细粉体，通过外加的机械作用力，使得粒子间发生化学作用，即将机械能转变为化学能，因而称之为机械化学效应。机械化学技术是典型的固相法。使用高频或小振幅的振动能够获得高能球磨力，用于小批量的粉体的振动磨是高能的，而且发生化学反应，在连续的严重的塑性形变中，粉末粒子的内部结构可连续的细化到纳米级尺寸。机械化学法可用于有机一无机、有机一有机、无机一无机复合粒子的制备。该方法工艺简单、效率高，能制备出用常规方法难以获得的高熔点金属与合金、金属间化合物、金属陶瓷等纳米粉体。1999年，日本的Xiaomei Guo，和Kenji SAKURAI利用这种方法首次成功地合成了多晶YAG(即钇铝石榴石)纳米粉体。具体过程分两个阶段：首先是在室温下通过一定化学计量的氧化铝和氧化钇混合球磨(行星磨)24小时，生成非平衡、无序的Y-Al-O相；然后在1150℃热处理温度下进行结晶化，即可得到纳米级的钇铝石榴石多晶粉体。此外，Qiwu Zhang和Fumio Saito利用行星齿轮磨合成无定型的钇铝石榴石粉体，然后在较低的温度(700℃)锻烧处理得到结晶性很好的钇铝石榴石粉体。据此文，可以进一判定，在现有的以Al₂O₃和Y₂O₃为烧结助剂的碳化硅陶瓷生产工艺中，将烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃与碳化硅粉及结合剂等全部物料直接混合，进行长达十数小时的球磨，既有破碎物料，破坏团聚，促进物料混合的作用，又有一定程度的机械化学作用，确有可能在这一过程中初步生成一定量的粉末态的钇铝石榴石前驱体相。那么，将相对占很小比例的烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃与占很高比例的大量的同时也是大体积的碳化硅粉及结合剂直接混合，进行长达十数小时的球磨，可以看出，仅从物料混合角度来说，意义不大，并且该工艺以大量大体积的物料长时间占用和运行球磨设备，造成球磨设备利用率低下，球磨设备长时间运行也带来电耗的增加，因为，当物料够细时，单纯的混合过程并不需要这样的长达十数小时的时间，远小于这个时间的球磨就足以达到充分的混合。

从企业生产角度来看，上述工艺中的长达十数小时的球磨混合工序耗时过份长，球磨设备总体利用率低，不利于生产效率的提高，简言之，这种长时间球磨混合的工艺不太理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种有助于解决上述工艺中的长时间球磨以及球磨设备利用率低等问题的新方案。

本发明通过如下技术方案解决所述技术问题，该技术方案提供一种新的液相烧结碳化硅陶瓷生产工艺，本方案所用原料包括碳化硅粉、氧化钇、氧化铝以及结合剂，经混料、模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品，本发明的特征在于，本方案的生产工艺包适以下步骤：步骤之一，将氧化钇和氧化铝两种原料混合，进行球磨，利用机械化学法生成助熔剂预制料；步骤之二，将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂等进行混合，经模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品。所用原料中还可以含有一些其它助剂，例如，增塑剂、润滑剂等。所述结合剂例如，PVA，PVB等；生产过程中还可以含有其它一些工艺步骤，例如，物料干燥；粉料造粒；对固化后的坯料进行机械切削粗加工；对经高温烧结后的坯陶进行机械精磨加工等；本发明所述球磨泛指任何机械化方式的研磨，所述球磨可以是通常意义上的球磨机方式的研磨，本发明所述球磨当然也可以是振动磨方式的研磨；本发明所述球磨机泛指任何研磨机械，所述球磨机例如：回转式球磨机，行星式球磨机，高能球磨机，搅拌磨，振动式磨机(振动磨)，微粉磨，超细磨，纳米粉碎机。

机械化学法要求球磨时间较长，关于这一点，前文中已经述及。球磨能量越高，球磨时间越长，就越有利于行成较多的钇铝石榴石(YAG)粉状前驱体相，这对于助熔剂预制料在高温烧结时及时充分地发挥助烧结作用有重要意义；采用本发明所述的技术方案，在所述将氧化钇和氧化铝两种原料混合，进行球磨，利用机械化学法生成助熔剂预制料的工艺步骤中，为达成较好的效果，球磨时间最好在5小时以上。当然，球磨时间更短一些也是允许的。

可以有多种方法将所述助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂等进行混合。用于液相烧结工艺的碳化硅粉粒径较小，约在0.1～1.0μm左右，而经球磨后生成的所述助熔剂预制料粒径也较小。在所述将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂等进行混合，经模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品的步骤中，助熔剂预制料与碳化硅粉的混合方式可以采用球磨方式。由于助熔剂预制料与碳化硅粉粒径都已足够小，球磨混合所需时间较短。1～2小时已可达充分混合。

在所述将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂进行混合，经模压定型、固化、高温烧结等过程，形成碳化硅陶瓷产品的步骤中，助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂的混合方法也可是制成浆状混合物，采用机械搅拌的方法进行混合。用粒径都已足够小的助熔剂预制料与碳化硅粉制成浆状混合物，采用机械搅拌的方法也可以达到充分混合。

在采用所述机械搅拌方法进行混合的工艺中，还可结合大功率超声设备，利用超声粉碎效应，用超声波对所述浆状混合物进行超声粉碎，破坏颗粒团聚，促进各物料成份之间相互穿插渗透，增强物料混合效果。关于超声空化、超声粉碎等超声效应，在各超声技术专著中都有详尽介绍。大功率超声设备市场有售。

本发明的优点是：

1，利用机械化学法生成助熔剂预制料，如前文所述，该过程中将生成一定量的钇铝石榴石前驱体相，所生成的助熔剂预制料能够在高温烧结过程中及时和充分地熔化成熔融状态，这对形成高品质碳化硅产品有利；查阅有关钇铝石榴石(YAG)的文献资料，可知，钇铝石榴石(YAG)的熔点温区与碳化硅陶瓷液相烧结温区一致。

2，提高了球磨设备的总的利用率，降低了相关工序的总的能耗；以一台装料容量为5公斤的球磨机为例，对现有技术(将烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃与碳化硅粉及结合剂等全部物料直接混合，进行长达十数小时的球磨)，设每球磨罐每次球磨16小时，要完成50公斤的配料量，须10罐次，总耗时10*16＝160小时；但若将实际只占总质量约6～10％的烧结助剂Al₂O₃和Y₂O₃(50公斤的6～10％，约为3～5公斤)按本发明方案进行球磨，制备所述助熔剂预制料，则球磨制备所述助熔剂预制料的净耗时仅16小时；粒径都已足够小的助熔剂预制料再进一步与碳化硅粉以及结合剂进行混合，前文已述及，这个阶段耗时较少，每罐次约1～2小时即可达充分混合，这个阶段可以球磨混合，也可以用机械搅拌的方法进行混合，还可以结合超声波设备进行所述混合。

附图说明

图1简明地表达了本发明的技术要点。

具体实施方式

实施例1：取氧化钇和氧化铝原料，以Y₂O₃∶Al₂O₃＝3∶5～7的比例(摩尔比)，按5公斤总重量称料，将称好的总重量为5公斤氧化钇和氧化铝原料送入球磨机内，球磨16～24小时，制成5公斤所述助熔剂预制料；

每次称取0.5公斤量的所述助熔剂预制料，同时称取5～8公斤的碳化硅粉及其它配料(适量结合剂、适量增塑剂、适量润滑剂等)，配成干重约5.5～8.5公斤量的物料，将该物料送入球磨机内，加适量水，球磨1～2小时，之后，取出处理好的物料，干燥，造粒，模压成型，在150℃～300℃之间的适当温点进行固化1～2小时，冷至室温后进行机械切削粗加工，将粗加工后的坯料送入石墨碳管高温电炉中，于1800℃～2050℃温区烧结0.5～1.5小时，制得碳化硅坯陶材料，所述碳化硅坯陶材料经精磨加工工序后，制成碳化硅陶瓷精加工成品。

预制的5公斤的所述助熔剂预制料对应生产10批次总重约50～80公斤的碳化硅陶瓷精加工成品。

实施例2：取氧化钇和氧化铝原料，以Y₂O₃∶Al₂O₃＝3∶5～7的比例(摩尔比)，按5公斤总重量称料，将称好的总重量为5公斤氧化钇和氧化铝原料送入球磨机内，球磨16～24小时，制成5公斤所述助熔剂预制料；

每次称取0.5公斤量的所述助熔剂预制料，同时称取5～8公斤的碳化硅粉及其它配料(适量结合剂、适量增塑剂、适量润滑剂等)，配成干重约5.5～6公斤量的物料，将该物料送入机械搅拌槽内，加适量水，形成浆状物料，以机械搅拌的方式，搅拌浆状物料1～2小时，之后，取出处理好的物料，干燥，造粒，模压成型，在150℃～300℃之间的适当温点进行固化1～2小时，冷至室温后进行机械切削粗加工，将粗加工后的坯料送入石墨碳管高温电炉中，于1800℃～2050℃温区烧结0.5～1.5小时，制得碳化硅坯陶材料，所述碳化硅坯陶材料经精磨加工工序后，制成碳化硅陶瓷精加工成品。

预制的5公斤的所述助熔剂预制料对应生产10批次总重约50～80公斤的碳化硅陶瓷精加工成品。

实施例3：取氧化钇和氧化铝原料，以Y₂O₃∶Al₂O₃＝3∶5～7的比例(摩尔比)，按5公斤总重量称料，将称好的总重量为5公斤氧化钇和氧化铝原料送入球磨机内，球磨16～24小时，制成5公斤所述助熔剂预制料；

每次称取0.5公斤量的所述助熔剂预制料，同时称取5～8公斤的碳化硅粉及其它配料(适量结合剂、适量增塑剂、适量润滑剂等)，配成干重约5.5～8.5公斤量的物料，将该物料送入机械搅拌槽或机械搅拌机内，加适量水，形成浆状物料，以机械搅拌的方式，搅拌浆状物料1小时，之后，将所述浆状物料转入大功率超声处理槽中，用大功率超声波作用1小时，取出处理好的物料，干燥，造粒，模压成型，在150℃～300℃之间的适当温点进行固化1～2小时，冷至室温后进行机械切削粗加工，将粗加工后的坯料送入石墨碳管高温电炉中，于1800℃～2050℃温区烧结0.5～1.5小时，制得碳化硅坯陶材料，所述碳化硅坯陶材料经精磨加工工序后，制成碳化硅陶瓷精加工成品。

预制的5公斤的所述助熔剂预制料对应生产10批次总重约50～80公斤的碳化硅陶瓷精加工成品。

实施例4：取氧化钇和氧化铝原料，以Y₂O₃∶Al₂O₃＝3∶5～7的比例(摩尔比)，按5公斤总重量称料，将称好的总重量为5公斤氧化钇和氧化铝原料送入振动磨内，振动球磨5～20小时，制成5公斤所述助熔剂预制料；

本实施例的余下的工艺步骤与实施例1或实施例2或实施例3的对应部分相同。

实施例5：取氧化钇和氧化铝原料，以Y₂O₃∶Al₂O₃＝3∶5～7的比例(摩尔比)，按5公斤总重量称料，将称好的总重量为5公斤氧化钇和氧化铝原料送入搅拌磨内，搅拌球磨5～30小时，制成5公斤所述助熔剂预制料；

本实施例的余下的工艺步骤与实施例1或实施例2或实施例3的对应部分相同。

Claims (5)

1，液相烧结碳化硅陶瓷的一种生产工艺，所用原料包括碳化硅粉、氧化钇、氧化铝以及结合剂，经混料、模压定型、固化、高温烧结过程，形成碳化硅陶瓷产品，其特征在于，该生产工艺包括以下步骤：

a，将氧化钇和氧化铝两种原料混合，进行球磨，利用机械化学法生成助熔剂预制料；

b，将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂进行混合，经模压定型、固化、高温烧结过程，形成碳化硅陶瓷产品。

2，根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在所述将氧化钇和氧化铝两种原料混合，进行球磨，利用机械化学法生成助熔剂预制料的步骤中，球磨时间在5小时以上。

3，根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在所述将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂进行混合，经模压定型、固化、高温烧结过程，形成碳化硅陶瓷产品的步骤中，助熔剂预制料与碳化硅粉的混合方式采用球磨方式。

4，根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在所述将助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂进行混合，经模压定型、固化、高温烧结过程，形成碳化硅陶瓷产品的步骤中，助熔剂预制料与碳化硅粉以及结合剂的混合方法是制成浆状混合物，采用机械搅拌的方法进行混合。

5，根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括以下步骤：结合大功率超声设备，利用超声粉碎效应，用超声波对所述浆状混合物进行超声粉碎，破坏颗粒团聚，促进各物料成份之间相互穿插渗透，增强物料混合效果。