CN104520254A - 包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法 - Google Patents

包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104520254A
CN104520254A CN201380041137.5A CN201380041137A CN104520254A CN 104520254 A CN104520254 A CN 104520254A CN 201380041137 A CN201380041137 A CN 201380041137A CN 104520254 A CN104520254 A CN 104520254A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal grain
ceramic body
methods according
armoring parts
armoring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380041137.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104520254B (zh
Inventor
N·J·尼努斯
D·R·蒂尔尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Original Assignee
Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Industrial Ceramics Inc filed Critical Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Publication of CN104520254A publication Critical patent/CN104520254A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104520254B publication Critical patent/CN104520254B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6027—Slip casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/668—Pressureless sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/728—Silicon content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/782—Grain size distributions
    • C04B2235/783—Bimodal, multi-modal or multi-fractional
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/788—Aspect ratio of the grains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/81—Materials characterised by the absence of phases other than the main phase, i.e. single phase materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了形成陶瓷本体的方法，包括形成至少由如下物质制成的混合物：具有第一平均粒度(PS1)的包括碳的第一粉末材料(PM1)、包括碳且不同于所述第一粉末材料的第二粉末材料(PM2)，所述第二粉末材料具有比所述第一平均粒度(PS1)小的第二平均粒度(PS2)以及比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大的铝含量(AC2)，所述方法进一步包括由所述混合物形成生坯、以及烧结所述生坯和形成陶瓷本体，所述陶瓷本体具有拥有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约8倍的平均晶粒尺寸的第一类型的晶粒。

Description

包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法
技术领域
下文涉及陶瓷制品，具体地，涉及包括碳化硅的陶瓷制品。
背景技术
多种复合材料是可商购得到的，包括某些引入了碳化硅的陶瓷复合材料本体。基于碳化硅的陶瓷材料由于它们的耐火性质和机械性质已被用在许多应用中。在可得到的基于碳化硅的陶瓷的类型之中，基于具体的形成过程，存在多种类型，包括例如，烧结碳化硅、热压碳化硅和重结晶碳化硅。所述多种类型的碳化硅本体各自可具有不同的特征。例如，烧结碳化硅(例如)可为非常致密的材料，但通常是昂贵的且生产起来复杂。另一方面，更加成本有效但相对多孔的碳化硅材料例如氮化物结合碳化硅(通过首字母缩略词例如NBSC和NSIC已知)已在耐火应用中找到实际应用。这样的耐火组分包括在烧制操作期间与保持或支持工件一起利用的炉子或窑具、以及耐火衬里材料。氮化物结合碳化硅倾向于为比较多孔的材料，时常具有在约10-约15体积％范围内的孔隙率。
考虑到基于碳化硅的材料的技术发展水平，在本领域中存在对于改善的复合材料的需要。
发明内容
根据一个方面，形成陶瓷本体的方法可包括形成具有如下物质的混合物：具有第一平均粒度(PS1)的包括碳的第一粉末材料(PM1)、和包括碳且不同于所述第一粉末材料的第二粉末材料(PM2)，其中所述第二粉末材料可具有比所述第一平均粒度(PS1)小的第二平均粒度(PS2)，且其中所述第二粉末材料可具有比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大的铝含量(AC2)。所述方法还可包括由所述混合物形成生坯以及烧结所述生坯和形成陶瓷本体。所述陶瓷本体可具有拥有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约8倍的平均晶粒尺寸的第一类型的晶粒。
附图说明
通过参考附图，可更好地理解本公开内容，且使其许多特征和优点对本领域技术人员是明晰的。
图1是根据一个实施例的陶瓷本体的一部分的光学显微镜图像。
图2是根据对比例的陶瓷本体的一部分的光学显微镜图像。
不同的附图中相同的标记符号的使用标示类似或相同的项目。
具体实施方式
提供结合附图的下列描述以帮助理解本文中公开的教导。下列讨论将聚焦于所述教导的具体实施和实施例。提供该焦点以帮助描述所述教导且不应被解释为对所述教导的范围或适用性的限制。
如本文中所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“includes(包括)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何另外的变型意图覆盖非排他性包含物。例如，包括一系列特征的过程、方法、制品或装置没必要仅局限于那些特征，而是可以包括未明确列出的另外的特征或这种过程、方法、制品或装置所固有的另外的特征。此外，除非相反地明确声明，否则“或”是指包括性的或，而不是指排他性的或。例如，下列中的任意一种满足条件A或B：A是真的(或存在)且B是假的(或不存在)，A是假的(或不存在)且B是真的(或存在)，以及A和B两者都是真的(或存在)。
“一个”或“一种”被用于描述本文中所描述的要素和部件。这样做仅仅是为了方便起见并且给出本发明范围的大体意义。本说明书应被阅读成包括一个(种)或至少一个(种)并且单数也包括复数，或者反之亦然，除非明显其有另外的意思。
除非另外定义，在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和实例仅是说明性的且不意图为限制性的。到本文中未描述的程度，关于具体的材料和处理行为的许多细节是常规的且可在碳化硅和耐火材料领域内的教科书和另外的来源中找到。
下文涉及包括碳的陶瓷本体(包括例如碳化硅陶瓷本体)以及形成这样的制品的方法。本文中描述的陶瓷本体可适于用在多种应用(capacity)中，包括例如装甲应用，更特别地，意图挫败各种基于射弹的威胁的防弹衣和/或汽车装甲系统。
形成所述陶瓷制品的方法可通过形成混合物开始。所述混合物可包括粉末组分的组合。根据一个实施例，所述混合物可为干的混合物或湿的混合物。在具体情况中，所述混合物可为包括液体载体的湿的混合物，所述液体载体可为有机材料，更特别地，为水基材料(例如，水或去离子水)。
所述混合物可包括适合用于在最终形成的复合材料制品中产生多种结晶相的原材料。例如，可向所述混合物添加包括碳的第一粉末材料(PM1)。所述第一粉末材料可为基于碳的材料，使得其具有多数含量的碳组成，例如碳化物。在一个具体实例中，所述第一粉末材料可包括碳化硅，甚至更特别地，可基本上由碳化硅组成。
所述第一粉末材料可具有不大于约10微米的第一平均粒度(PS1)，第一平均粒度(PS1)可通常被指定为D50值。在另外的情况中，所述第一平均粒度可更小，例如不大于约8微米、不大于约6微米、不大于约4微米、不大于约3微米、或甚至不大于约2微米。在还一非限制性实施例中，所述第一粉末材料可具有为至少约0.1微米，例如至少约0.2微米、至少约0.3微米、至少约0.4微米、至少约0.5微米、至少约0.6微米、至少约0.7微米、至少约0.8微米、或甚至至少约0.9微米的第一平均粒度。将理解，所述第一平均粒度可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第一粉末材料还可被选择成具有特定的比表面积以促进所述陶瓷本体的形成。例如，所述第一粉末材料可具有不大于约13m2/g的第一比表面积(SSA1)。在另外的情况中，所述第一比表面积可更小，例如不大于约11m2/g、不大于约10m2/g、不大于约9m2/g、不大于约8m2/g、或甚至不大于约7m2/g。在还一非限制性实施例中，所述第一比表面积可为至少约1m2/g，例如至少约2m2/g、至少约3m2/g、或甚至至少约4m2/g。将理解，所述第一比表面积可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第一粉末材料可为特别纯的，具有非常小的含量的某些物质。例如，所述第一粉末材料可基本上不含金属性硅、氧化物、氮化物、硼化物、及其组合。此外，根据一个实施例，所述第一粉末材料可具有可促进本文中的陶瓷制品的形成的特定的铝含量。在一种情况中，所述第一粉末材料可具有小于约800ppm，例如小于约700ppm、小于约600ppm、小于约500ppm、小于约400ppm的铝含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第一粉末材料可具有为至少约10ppm，例如至少约50ppm、至少约100ppm、或甚至至少约200ppm的铝含量。将理解，所述第一粉末材料的铝含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第一粉末材料可具有相当低含量的硼，例如小于约200ppm，例如小于约100ppm、小于约50ppm、或甚至小于约10ppm。
另外，在至少一个实施例中，所述第一粉末材料可具有特定的铁含量，包括例如，至少约50ppm、至少约100ppm、或甚至至少约200ppm。还有，所述第一粉末材料内的铁含量可不大于约500ppm，例如不大于约400ppm、不大于约300ppm、或甚至不大于约280ppm。将理解，所述第一粉末材料的铁含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
在还一实施例中，所述第一粉末材料可具有特定的钛含量，包括例如，至少约50ppm、至少约80ppm、或甚至至少约100ppm。还有，所述第一粉末材料内的钛含量可不大于约500ppm，例如不大于约400ppm、不大于约300ppm、或甚至不大于约200ppm。将理解，所述第一粉末材料的钛含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
此外，所述第一粉末材料可具有特定的游离碳含量，包括例如，不大于约5000ppm，例如不大于约4000ppm、不大于约3000ppm、或甚至不大于约2500ppm。还有，所述第一粉末材料内的游离碳含量可为至少约500ppm、至少约800ppm、或甚至至少约1000ppm。将理解，所述第一粉末材料的游离碳含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
根据一种配方，所述混合物可具有特定含量的所述第一粉末材料以促进所述陶瓷制品的形成。根据一个实施例的所述第一粉末材料的合适含量为相对于所述混合物的总重量的至少约10重量％。在另外的情况中，所述混合物中的所述第一粉末材料的量可更大，例如为至少约15重量％、至少约20重量％、至少约30重量％、至少约40重量％、至少约45重量％、至少约50重量％、至少约53重量％、或甚至至少约55重量％。在又一非限制性实施例中，所述混合物中的所述第一粉末材料的含量可不大于约90重量％，例如不大于约80重量％、不大于约70重量％、不大于约68重量％、不大于约65重量％、不大于约62重量％、不大于约59重量％。将理解，所述混合物内的所述第一粉末材料的含量可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
所述混合物可进一步包括不同于所述第一粉末材料的第二粉末材料(PM2)。所述第二粉末材料可为基于碳的材料，使得多数含量的所述第二粉末材料具有碳组成。合适的示例性碳组成可包括碳化物。在一个具体实例中，所述第二粉末材料可包括碳化硅，甚至更特别地，可基本上由碳化硅组成。在一个具体实施例中，所述第二粉末材料可基本上由黑碳化硅(silicon carbide black)组成。
所述第二粉末材料可具有可通常指定为D50值且适合用于促进根据本文中的一个实施例的陶瓷制品的形成的第二平均粒度(PS2)。例如，所述第二粉末材料可具有不大于约8微米的第二平均粒度。在另外的情况中，所述第二平均粒度可更小，例如不大于约6微米、不大于约4微米、不大于约2微米、不大于约1微米、或甚至不大于约0.9微米。在还一非限制性实施例中，所述第二粉末材料可具有为至少约0.2微米、至少约0.3微米、至少约0.4微米、至少约0.5微米、至少约0.6微米、或甚至至少约0.7微米的第二平均粒度。将理解，所述第二平均粒度可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二粉末材料还可选择成具有特定的比表面积以促进所述陶瓷本体的形成。例如，所述第二粉末材料可具有第二比表面积(SSA2)，所述第二比表面积(SSA2)可为至少约6m2/g。在另外的情况中，所述第二比表面积可为至少约8m2/g，例如至少约10m2/g、至少约12m2/g、至少约14m2/g。在还一非限制性实施例中，所述第二比表面积可不大于约30m2/g、不大于约25m2/g、不大于约20m2/g、或甚至不大于约18m2/g。将理解，所述第二比表面积可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二粉末材料可具有特定的组成，包括例如，相对不含某些元素或组成，包括例如，基本上不含金属性硅、氧化物、氮化物、硼化物、及其组合。此外，根据一个实施例，所述第二粉末材料可具有可促进本文中的陶瓷制品的形成的特定的铝含量。例如，所述第二粉末材料中的铝含量可大于所述第一粉末材料中的铝含量。在某些情况中，所述第二粉末材料可具有为至少约900ppm，例如至少约1000ppm、至少约1100ppm、至少约1200ppm、至少约1300ppm、至少约1500ppm、至少约1800ppm的铝含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第二粉末材料可具有不大于约3000ppm，例如不大于约2800ppm、或甚至不大于约2600ppm的铝含量。将理解，所述第二粉末材料的铝含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二粉末材料可具有相当低的硼含量，例如小于约200ppm，例如小于约100ppm、小于约50ppm、或甚至小于约10ppm。
另外，在至少一个实施例中，所述第二粉末材料可具有特定的铁含量，包括例如，至少约50ppm、至少约100ppm、至少约200ppm，至少约500ppm、至少约1000ppm、或甚至至少约1500ppm。还有，所述第二粉末材料内的铁含量可不大于约5000ppm，例如不大于约4000ppm、不大于约3500ppm、或甚至不大于约3000ppm。将理解，所述第二粉末材料的铁含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二粉末材料内的铁含量可显著大于所述第一粉末材料内的铁含量。例如，基于方程((Fe2-Fe1)/Fe2)×100％，所述第二粉末材料可具有大至少约10％的铁含量，其中Fe1为所述第一粉末材料内的铁含量且Fe2为所述第二粉末材料内的铁含量。在另外的情况中，所述第二粉末材料可具有比所述第一粉末材料内的铁含量大至少约20％，例如大至少约30％、大至少约50％、大至少约70％、或甚至大至少约85％的铁含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第二粉末材料内的铁含量可比所述第一粉末材料中的铁含量大不大于约99％、大不大于约95％、或甚至大不大于约90％。将理解，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料之间的铁含量差异可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
在还一实施例中，所述第二粉末材料可具有特定的钛含量，包括例如，至少约50ppm、至少约80ppm、或甚至至少约100ppm。还有，所述第二粉末材料内的钛含量可不大于约500ppm，例如不大于约400ppm、不大于约300ppm、或甚至不大于约200ppm。将理解，所述第二粉末材料的钛含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
此外，所述第二粉末材料可具有特定的游离碳含量，包括例如，不大于约2000ppm，例如大约不大于约1000ppm，例如不大于约500ppm、不大于约250ppm、或甚至不大于约100ppm。还有，所述第二粉末材料内的游离碳含量可为至少约1ppm、至少约10ppm、或甚至至少约20ppm。将理解，所述第二粉末材料的游离碳含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二粉末材料内的游离碳含量可显著小于所述第一粉末材料内的游离碳含量。例如，基于方程((C1-C2)/C1)×100％，所述第一粉末材料可具有大至少约10％的游离碳含量，其中C1为所述第一粉末材料内的游离碳含量且C2为所述第二粉末材料内的游离碳含量。在另外的情况中，所述第一粉末材料可具有比所述第二粉末材料中的游离碳含量大至少约20％，例如大至少约30％、大至少约50％、大至少约70％、或甚至大至少约85％的游离碳含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第一粉末材料内的游离碳含量可比所述第二粉末材料中的游离碳含量大不大于约99.9％，例如大不大于约98％、或甚至大不大于约95％。将理解，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料之间的游离碳含量差异可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
根据一种配方，所述混合物可具有特定含量的所述第二粉末材料以促进所述陶瓷制品的形成。根据一个实施例的所述第二粉末材料的合适含量可为相对于所述混合物的总重量的至少约10重量％。在另外的情况中，所述混合物中的所述第一粉末材料的量可更大，例如为至少约15重量％、至少约18重量％、至少约20重量％、至少约22重量％、至少约25重量％、或甚至至少约28重量％。在又一非限制性实施例中，所述混合物中的所述第二粉末材料的含量可不大于约50重量％，例如不大于约40重量％、不大于约38重量％、不大于约35重量％、或甚至不大于约32重量％。将理解，所述混合物内的所述第二粉末材料的含量可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
根据至少一个实施例，所述混合物可形成为具有特定的所述第一粉末材料(PM1)和所述第二粉末材料(PM2)的含量(重量％)比以促进所述陶瓷制品的形成。例如，所述混合物可具有为至少约1.1，例如至少约1.2、至少约1.3、或甚至至少约1.4的所述第一粉末材料对所述第二粉末材料的含量(重量％)比(PM1/PM2)。在又一非限制性实施例中，所述比(PM1/PM2)可不大于约8，例如不大于约6、不大于约5、不大于约4、不大于约3、或甚至不大于约2。将理解，所述比可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
在某些情况中，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料可具有彼此有关的某些平均粒度以促进根据本文中的一个实施例的陶瓷制品的形成。例如，所述第二平均粒度(PS2)可比所述第一平均粒度(PS1)小。在具体实施例中，基于方程((PS1-PS2)/PS1)×100％，所述第二平均粒度可比所述第一平均粒度小至少约5％。根据另一情况，所述第二平均粒度可比所述第一平均粒度小至少约8％、小至少约10％、小至少约12％、小至少约14％、小至少约16％、或甚至小至少约18％。在一个非限制性实施例中，所述第二平均粒度可比所述第一平均粒度小不大于约80％，例如小不大于约70％、小不大于约60％、小不大于约50％、小不大于约45％、小不大于约40％、小不大于约35％、或甚至小不大于约32％。将理解，所述第一平均粒度和第二平均粒度之间的平均粒度差异可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
此外，在本文中的至少一个实施例中，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料可具有彼此有关的某些比表面积以促进陶瓷制品的形成。例如，所述第一粉末材料包括比所述第二粉末材料的第二比表面积(SSA2)小的第一比表面积(SSA1)。在一种情况中，基于方程((SSA2-SSA1)/SSA2)×100％，所述第一比表面积比所述第二比表面积小至少约5％。另外，在另一实施例中，所述第一比表面积比所述第二比表面积小至少约10％，例如小至少约20％、小至少约30％、小至少约40％、小至少约50％、或甚至小至少约55％。还有，在一个非限制性实施例中，所述第一比表面积可比所述第二比表面积小不大于约90％，例如小不大于约80％、小不大于约70％、小不大于约68％、小不大于约65％。将理解，所述第一比表面积和所述第二比表面积之间的差异可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
另外，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料可具有特定的铝含量差异以促进所述陶瓷制品的形成。例如，基于方程((AC2-AC1)/AC2)×100％，所述第二粉末材料可具有比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大至少约5％的铝含量(AC2)。在又一实施例中，所述第二粉末材料可具有比所述第一粉末材料大至少约10％、大至少约15％、大至少约20％、大至少约25％、大至少约30％、大至少约35％、大至少约40％、大至少约45％、或甚至大至少约50％的铝含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第二粉末材料的铝含量可不大于所述第一粉末材料的铝含量的约95％，例如不大于约90％、不大于约85％、不大于约80％、不大于约75％、或甚至不大于约70％。将理解，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料之间的铝含量差异可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
本文中的某些混合物可进一步包括不同于所述第一粉末材料和第二粉末材料的添加剂。添加剂的合适的实例可包括有机材料，例如粘合剂、pH调节剂、增塑剂等。根据一个具体实施例，所述混合物用包括聚乙烯醇(PVA)的添加剂形成。一些另外的示例性添加剂可包括胺(包括但不限于三乙醇胺)、丙烯酸类树脂、甲醛、树脂、及其组合。
根据本文中的一个实施例的混合物可具有特定的添加剂总量以促进陶瓷制品的形成。例如，所述混合物可具有相对于所述混合物的总重量的不大于约18重量％的添加剂总含量。在某些另外的情况中，所述添加剂的总含量可不大于约16重量％，例如不大于约14重量％、或甚至不大于约13重量％。还有，在至少一个非限制性实施例中，所述混合物中的添加剂总含量可为至少约3重量％，例如至少约5重量％、至少约7重量％、至少约9重量％、至少约11重量％。将理解，所述混合物内的添加剂总含量可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
在适宜地制造所述混合物之后，所述方法可通过由所述混合物形成生坯而继续。生坯是未完成的形式，能够支持它自己，特别地，可为需要进一步的处理以完全致密化的本体。在某一实施例中，所述形成过程可包括压制、挤出、浇铸、冲压、及其组合。根据一个具体实施例，所述形成过程包括滑移浇铸过程。
在进行所述形成过程之后，可对所述生坯进行干燥过程。干燥可为如下的任选的过程：其可被完成以使所述生坯内的某些材料挥发，从而使所述生坯准备好用于进一步的处理。
在进行所述干燥过程之后，所述生坯可经历烧结过程。在一个具体实施例中，所述生坯的烧结可包括高温热处理以对所述本体的致密化起作用。特别地，为了所述陶瓷制品的合适的性质，可进行与本文中描述的另外的特征组合的所述烧结过程以促进受控的晶粒生长。在一个实施例中，烧结所述生坯可在为至少约1600℃，例如至少约1800℃、至少约1900℃、或甚至至少约2000℃的烧结温度下进行。另外，在一个非限制性实施例中，所述烧结温度可不大于约2080℃，例如不大于约2400℃、不大于约2300℃、不大于约2200℃、不大于约2180℃。将理解，所述烧结温度可在以上最小和最大温度中的任意之间的范围内。
此外，烧结可进行某一持续时间，其中将所述本体保持在所述烧结温度下。例如，在所述烧结温度下的持续时间可为至少约30分钟，例如至少约60分钟、至少约90分钟、至少约120分钟、或甚至至少约150分钟。在又一非限制性实施例中，在所述烧结温度下的持续时间可不大于约6小时、不大于约4小时、不大于约3小时。将理解，在所述烧结温度下的持续时间可在以上最小和最大时间中的任意之间的范围内。
对于某些烧结操作，烧结腔室内的气氛可为惰性气氛。更特别地，烧结可在包括稀有气体的气氛中进行。甚至更特别地，烧结可在包括多数含量的氩气的气氛，例如基本上由氩气组成的气氛中进行。根据一个具体实施例，烧结可利用流动条件，其中所述气氛包括流动气体，例如稀有气体。
用于烧结的气氛还可被控制成具有特定的压力。例如，在烧结期间在所述烧结腔室内的压力可为在具有为至少约0.1psi且不大于约10psi例如至少约0.5psi且不大于约3psi的压力的气氛中进行烧结。
在完成烧结之后，形成陶瓷本体。所述陶瓷本体可为烧结碳化硅本体的形式。此外，所述陶瓷本体可为特别致密的，使得其具有相对于所述陶瓷本体的总体积的不大于约10体积％的孔隙率。在另外的情况中，所述陶瓷本体的孔隙率可更小，例如不大于约8体积％、不大于约5体积％、不大于约4体积％、不大于约3体积％、不大于约2体积％、或甚至不大于约1体积％。还有，在一个非限制性实施例中，所述陶瓷本体的孔隙率可为至少约0.1体积％。将理解，所述孔隙率可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
图1包括根据一个实施例的陶瓷本体的一部分的光学显微镜照片。在某些情况中，所述陶瓷本体可为多晶材料。例如，所述陶瓷本体可基本上由多晶材料组成。此外，在至少一个实施例中，所述陶瓷本体可包括第一类型的晶粒101和不同于所述第一类型的晶粒101的第二类型的晶粒103。且在一个更具体的实施例中，所述陶瓷本体可基本上由所述第一类型的晶粒101和第二类型的晶粒103组成。所述第一类型的晶粒101可由所述第一粉末材料形成且所述第二类型的晶粒103可基本上由所述第二粉末材料形成。
例如，根据一个实施例，所述第一类型的晶粒101可包括碳，特别地，可包括碳化物。在某一示例性实施例中，所述第一类型的晶粒101包括碳化硅，且可基本上由碳化硅组成。所述陶瓷本体可基本上不含某些材料，包括例如，硅金属、氮化物(例如，氮化铝、氧化物材料、硼化物材料、及其组合。
特别地，基于本文中描述的特征的组合，可适宜地实现受控的晶粒生长，使得所述第一类型的晶粒101可具有特定的与所述第一粉末材料的第一平均粒度有关的第一平均晶粒尺寸。根据一个实施例，所述第一平均晶粒尺寸可不大于所述第一平均粒度(PS1)的约8倍。在又一实施例中，所述第一类型的晶粒101具有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约7倍，例如不大于所述第一平均粒度的约6倍、不大于所述第一平均粒度的约5倍、或甚至不大于所述第一平均粒度的约4倍的第一平均晶粒尺寸。还有，对于另一实施例，所述第一平均晶粒尺寸可为所述第一平均粒度的至少约1.1倍，例如所述第一平均粒度的至少约1.3倍、或甚至所述第一平均粒度的至少约1.5倍。将理解，与所述第一平均粒度有关的所述第一平均晶粒尺寸可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述陶瓷本体可包含多数含量的所述第一类型的晶粒101，使得例如，所述陶瓷本体具有相对于所述陶瓷本体的总体积的至少约52体积％的所述第一类型的晶粒101。在另外的情况中，所述第一类型的晶粒101的含量可更大，例如为至少约55体积％、至少约58体积％、至少约62体积％、至少约65体积％、至少约68体积％、至少约72体积％、或甚至至少约75体积％。在另一非限制性实施例中，所述陶瓷本体内的所述第一类型的晶粒101的含量可不大于约95体积％，例如不大于约92体积％、不大于约88体积％、不大于约85体积％、不大于约82体积％、不大于约78体积％。将理解，所述陶瓷本体内的所述第一类型的晶粒101的含量可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
根据一个具体实施例，所述第一类型的晶粒101可具有特定的纵横比。例如，所述第一类型的晶粒101可具有不大于约1.4的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的度量，其中长度为当在二维中观察时所述第一类型的晶粒101的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由长度限定的方向垂直的方向上测量时所述第一类型的晶粒101的最短尺寸。将理解，这样的纵横比是基于当使用适当的技术(例如，SEM)观察时合适的颗粒样本的平均长度和宽度。在某些情况中，所述平均纵横比可不大于约1.2。在还某些另外的情况中，所述纵横比可不小于约0.8。对于至少一个非限制性实施例，所述第一类型的晶粒101可为基本上各方等大的。
在某些示例性陶瓷本体中，所述第一类型的晶粒101可具有特定的平均晶粒尺寸，包括例如，为至少约1微米的平均晶粒尺寸。对于另外的实施例，所述第一平均晶粒尺寸可更大，例如为至少约2微米或大约至少约3微米。还有，在一个非限制性实施例中，所述第一类型的晶粒101的第一平均晶粒尺寸可不大于约15微米，例如不大于约12微米、不大于约10微米、不大于约8微米、或甚至不大于约6微米。将理解，所述第一类型的晶粒101的所述第一平均晶粒尺寸可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。此外，将理解，所述平均晶粒尺寸可基于当以合适的放大倍率观察时在所述陶瓷本体内的合适的第一类型的晶粒样本的平均长度的测量。
如本文中所提及的，所述陶瓷本体可进一步包括分散在所述陶瓷本体内的第二类型的晶粒103。在具体情况中，所述第二类型的晶粒103可基本上均匀地分散在所述第一类型的晶粒101内。根据一个实施例，所述第二类型的晶粒103可包含碳，更特别地可包含碳化物材料。对于某一实施例，所述第二类型的晶粒103可包括碳化硅，且可基本上由碳化硅和较小含量的铝组成。
所述第二类型的晶粒103可包括受控量的铝，其可促进所述陶瓷本体的形成。所述陶瓷本体内的铝含量的多数可包含在所述第二类型的晶粒103内。此外，在某些情况中，所述第二类型的晶粒103可具有比所述第一类型的晶粒101大的铝含量。根据一个示例性实施例，所述铝可晶粒内地分散在所述第二类型的晶粒103内。此外，所述第二类型的晶粒103可具有为至少约500ppm、至少约600ppm、至少约700ppm、至少约900ppm、至少约1000ppm、至少约1100ppm、至少约1200ppm、至少约1300ppm、至少约1500ppm、或甚至至少约1800ppm的铝含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述第二类型的晶粒103可具有不大于约3000ppm，例如不大于约2800ppm、或甚至不大于约2600ppm的铝含量。将理解，所述第二类型的晶粒103的铝含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
根据一个实施例，包括所述第一类型的晶粒和所述第二类型的晶粒的陶瓷本体可包括受控量的铝，其可促进所述陶瓷本体的形成。根据一个示例性实施例，所述陶瓷本体可具有不大于约800ppm，例如不大于约700ppm、不大于约600ppm、不大于约580ppm、不大于约550ppm、不大于约530ppm、不大于约510ppm、或甚至不大于约500ppm的铝含量。还有，在一个非限制性实施例中，所述陶瓷本体可具有为至少约100ppm，例如至少约200ppm、至少约250ppm、至少约300ppm、至少约350ppm、至少约400ppm、至少约450ppm、或甚至至少约500ppm的铝含量。将理解，所述陶瓷本体的铝含量可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。
所述第二类型的晶粒103可以特定的量存在以促进根据一个实施例的陶瓷本体的形成。例如，所述第二类型的晶粒103可以基于所述陶瓷本体中的晶粒总数的统计学平均数的少数含量存在，所述含量包括例如相对于所述陶瓷本体的总体积的不大于约48体积％。在又一实施例中，所述陶瓷本体可包含所述第二类型的晶粒103的不大于约46体积％，例如不大于约42体积％、不大于约40体积％、或甚至不大于约38体积％。根据一个非限制性实施例，所述陶瓷本体中的所述第二类型的晶粒103的量可为至少约10体积％，例如至少约14体积％、至少约18体积％、至少约20体积％、至少约22体积％、至少约25体积％、至少约28体积％、或甚至至少约30体积％。将理解，所述第二类型的晶粒103的含量可在以上最小和最大百分数中的任意之间的范围内。
基于本文中描述的特征的组合，可适宜地实现受控的晶粒生长使得所述第二类型的晶粒103可具有特定的与所述第二粉末材料的第二平均粒度有关的第二平均晶粒尺寸。根据一个实施例，所述第二平均晶粒尺寸可不大于为所述第二平均粒度(PS2)的约1000倍。在又一实施例中，所述第二类型的晶粒103具有不大于所述第二平均粒度的约800倍，例如不大于所述第二平均粒度的约600倍、不大于所述第二平均粒度的约400倍、不大于所述第二平均粒度的约300倍、或甚至不大于所述第二平均粒度的约200倍的第二平均晶粒尺寸。还有，对于另一实施例，所述第二平均晶粒尺寸可为所述第二平均粒度的至少约1.1倍，例如所述第二平均粒度的至少约50倍、或甚至所述第二平均粒度的至少约100倍。将理解，与所述第二平均粒度有关的所述第二平均晶粒尺寸可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。此外，将理解，所述平均晶粒尺寸可基于当以合适的放大倍率观察时在所述陶瓷本体内的合适的第二类型的晶粒样本的平均长度的测量。
基于本文中描述的特征的组合，可适宜地实现受控的晶粒生长使得所述第二类型的晶粒103可具有特定的与所述第一类型的晶粒101的第一平均晶粒尺寸有关的第二平均晶粒尺寸。根据一个实施例，所述第二平均晶粒尺寸可不大于所述第一平均晶粒尺寸的约1000倍。在又一实施例中，所述第二类型的晶粒103具有不大于所述第一平均晶粒尺寸的约800倍，例如不大于所述第一平均晶粒尺寸的约600倍、不大于所述第一平均晶粒尺寸的约400倍、不大于第一平均晶粒尺寸的约300倍、或甚至不大于所述第一平均晶粒尺寸的约200倍的第二平均晶粒尺寸。还有，对于另一实施例，所述第二平均晶粒尺寸可为所述第一平均晶粒尺寸的至少约1.1倍，例如第一平均晶粒尺寸的至少约50倍、或甚至所述第一平均晶粒尺寸的至少约100倍。将理解，与所述第一平均晶粒尺寸有关的所述第二平均晶粒尺寸可在以上最小和最大值中的任意之间的范围内。此外，将理解，所述平均晶粒尺寸可基于当以合适的放大倍率观察时在所述陶瓷本体内的合适的第二类型的晶粒样本的平均长度的测量。
特别地，本文中的实施例的一个或多个特征促进所述第一和第二类型的晶粒的受控的晶粒生长。此外，本文中的实施例的一个或多个特征促进所述第一类型的晶粒和所述第二类型的晶粒分别的受控各向同性和各向异性生长。特别地，所述第二类型的晶粒可通过特别控制的各向异性生长形成，使得所述第二粉末材料在一个方向上的生长显著大于在另一方向上的生长，由此促进具有细长形状的第二类型的晶粒。
在至少一个实施例中，所述第二类型的晶粒103可为针状的或细长的。例如，所述第二类型的晶粒103可具有为至少约1.4的平均纵横比(l/w)，其中纵横比为长度(l)比宽度(w)的量度，其中长度为当在二维中观察时所述第二类型的晶粒103的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由长度限定的方向垂直的方向上测量时所述第二类型的晶粒103的最短尺寸。将理解，这样的纵横比是基于当使用适当的技术(例如，SEM)观察时合适的颗粒样本的平均长度和宽度。根据另一实施例，所述第二类型的晶粒103的平均纵横比可为至少约1.8、至少约2、至少约3、至少约4、或甚至至少约10。还有，在一个非限制性实施例中，所述第二类型的晶粒103的平均纵横比可不大于约100。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可包括特定的从随机选择的区域可观察到的第二类型的晶粒的平均数。将理解，第二类型的晶粒的平均数可通过以下定义：用随机选择的区域的数量对比在随机选择的区域中可观察到的100个第二类型的晶粒大的第二类型的晶粒的平均数求平均值。在具体情况中，当在约1300μm乘约1100μm的随机选择的区域中观察时大于100个的第二晶粒的平均数可不大于约48，例如不大于约40、不大于约30、或甚至不大于约20。还有，在另一非限制性实施例中，当在约1300μm乘约1100μm的随机选择的样品观察区域中观察时大于100个的第二晶粒的平均数可为至少约3，例如至少约5、至少约10、至少约15、或甚至至少约20。将理解，可观察到的第二晶粒的平均数可在以上提到的最大或最小值中的任意的范围内。还将理解，以上说明的值可在另一具体的随机选择的区域中观察。例如，所述随机选择的区域可包括约1140μm乘约825μm的面积。
在至少一个实施例中，所述第二类型的晶粒103可具有比所述第一类型的晶粒101的平均晶粒尺寸(GS1)大的平均晶粒尺寸(GS2)。例如，在某些情况中，基于方程((GS2-GS1)/GS2)×100％，所述第二平均晶粒尺寸可比所述第一平均晶粒尺寸大至少约5％。在又一实施例中，所述第二平均晶粒尺寸可比所述第一平均晶粒尺寸大至少约10％，例如大至少约15％、大至少约20％、大至少约25％、大至少约30％、大至少约35％、大至少约40％、大至少约45％、或甚至大至少约50％。根据另一实例，所述第二平均晶粒尺寸可比所述第一平均晶粒尺寸大不大于约95％，例如大不大于约90％、大不大于约85％、大不大于约80％、大不大于约75％、或甚至大不大于约70％。
在至少一个实施例中，所述第二类型的晶粒103可具有为至少约4微米，例如至少约10微米、至少约20微米、至少约40微米、至少约60微米、至少约80微米、或甚至至少约100微米的第二平均晶粒尺寸(GS2)。根据另一非限制性实施例，所述第二类型的晶粒103的平均晶粒尺寸可不大于约1000微米、不大于约800微米、不大于约600微米、不大于约400微米。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可具有特定的所述第一类型的晶粒对所述第二类型的晶粒的含量比。例如，所述第一类型的晶粒对所述第二类型的晶粒的含量比可不大于约3.5，例如不大于约3.0、不大于约2.5、或甚至不大于约2.0。在另一非限制性实施例中，所述第一类型的晶粒对所述第二类型的晶粒的含量比可为至少约0.5，例如至少约1.0、至少约1.5、或甚至至少约2.0。将理解，所述第一类型的晶粒对所述第二类型的晶粒的含量比可在以上提到的最大或最小值中的任意的范围内。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可具有特定的所述第二类型的晶粒浓度。在某些情况中，所述陶瓷本体可具有不大于约34个/mm2、不大于约30个/mm2、不大于约25个/mm2、不大于约20个/mm2、不大于约15个/mm2、不大于约14个/mm2、不大于约13个/mm2、不大于约12个/mm2的第二类型晶粒浓度。在另一非限制性实施例中，所述陶瓷本体可具有为至少约4个/mm2、至少约5个/mm2、至少约6个/mm2、至少约7个/mm2、至少约8个/mm2、至少约9个/mm2、至少约10个/mm2的第二类型晶粒浓度。将理解，所述陶瓷本体可具有在以上提及的最大和最小值中的任意之间的第二类型晶粒浓度。
本文中的实施例的陶瓷本体可特别适合用作装甲。本文中的实施例涉及这样的陶瓷本体：其具有被促进受控的晶粒生长的特征组合促进的特定的机械性质和受控的微观结构。所述特征组合可包括，但不限于，原材料粉末的相对尺寸和比表面积、铝含量、元素的分散、某些材料的不存在、以及代表与本领域技术发展水平的偏离的其它特征。所述描述不意图阐明特征的层次，而是意图阐明可以一种或多种方式组合的不同的特征以限定本发明。
根据一个实施例，陶瓷本体可包括特定的硬度。在具体情况中，陶瓷本体可包括不大于约2500Pa，例如不大于约2450Pa、不大于约2400Pa、不大于约2350Pa、不大于约2300Pa、或甚至不大于约2250Pa的努氏硬度(Pa)(1kg负荷)。在另一非限制性实施例中，陶瓷本体可包括为至少约2000Pa，例如至少约2050Pa、至少约2100Pa、至少约2150Pa、至少约2200Pa、或甚至至少约2250Pa的努氏硬度(Pa)(1kg负荷)。将理解，所述努氏硬度可在以上提到的任意最大或最小值内。
根据一个实施例，陶瓷本体可包括特定的密度。在具体情况中，陶瓷本体可包括不大于约3.50g/cm2，例如不大于约3.40g/cm2、不大于约3.30、不大于约3.20g/cm2、不大于约3.20、不大于约3.15g/cm2的密度。在另一非限制性实施例中，陶瓷本体可包括为至少约3.0g/cm2，例如至少约3.05g/cm2、至少约3.10g/cm2、或甚至至少约3.13g/cm2的密度。将理解，所述陶瓷本体的密度可在以上提到的最大或最小值的任一个内。
根据一个实施例，陶瓷本体可包括特定的相对于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的所述第二类型的晶粒的平均晶粒尺寸。在具体情况中，所述装甲部件可具有拥有不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约1000倍，例如不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约800倍、不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约600倍、不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约400倍、不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约300倍、或甚至不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约200倍的平均晶粒尺寸的第二类型的晶粒。在另一非限制性实施例中，所述装甲部件可具有拥有为所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的至少约1.1倍，例如所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的至少约50倍、或甚至所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的至少约100倍的平均晶粒尺寸的第二类型的晶粒。将理解，所述第二类型的晶粒相对于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸可在以上提到的任意最大或最小值内。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可具有特定的具有4H多型体结构的晶粒的重量百分数(重量％)。在具体情况中，所述陶瓷本体可包括至少约30重量％的具有4H多型体的晶粒，例如至少约35重量％的具有4H多型体的晶粒、至少约40重量％的具有4H多型体的晶粒、或甚至至少约45重量％的具有4H多型体的晶粒。在另一非限制性实施例中，所述陶瓷本体可具有不大于约50重量％的具有4H多型体的晶粒，例如不大于约45重量％的具有4H多型体的晶粒、不大于约40重量％的具有4H多型体的晶粒、或甚至不大于约35重量％的具有4H多型体的晶粒。将理解，所述陶瓷本体中的具有4H多型体的晶粒的重量百分数可在以上提到的最大或最小值的任意范围内。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可具有特定的具有6H多型体结构的晶粒的重量百分数(重量％)。在具体情况中，所述陶瓷本体可包括至少约48重量％的具有6H多型体的晶粒，例如至少约50重量％的具有6H多型体的晶粒、至少约55重量％的具有6H多型体的晶粒、至少约60重量％的具有6H多型体的晶粒、或甚至至少约65重量％的具有6H多型体的晶粒。在另一非限制性实施例中，所述陶瓷本体可具有不大于约67重量％的具有6H多型体的晶粒，例如不大于约65重量％的具有6H多型体的晶粒、不大于约60重量％的具有6H多型体的晶粒、不大于约55重量％的具有6H多型体的晶粒、或甚至不大于约50重量％的具有6H多型体的晶粒。将理解，所述陶瓷本体中的具有6H多型体的晶粒的重量百分数可在以上提到的最大或最小值的任意范围内。
根据一个实施例，所述陶瓷本体可拥有具有6H多型体的晶粒与具有4H多型体的晶粒之比。在具体情况中，所述陶瓷本体可具有不大于约3.5，例如不大于约3.0、不大于约2.5、或甚至不大于约2.0的具有6H多型体的晶粒与具有4H多型体的晶粒之比，在另一非限制性实施例中，所述陶瓷本体可具有为至少约0.5，例如至少约1.0、或甚至至少约1.5的具有6H多型体的晶粒与具有4H多型体的晶粒之比。将理解，所述陶瓷本体中的具有6H多型体的晶粒与具有4H多型体的晶粒之比可在以上提到的最大或最小值的任意范围内。
根据一个实施例，装甲部件可包括陶瓷本体和邻近所述陶瓷本体的第一部件。在具体情况中，所述第一部件可覆在所述陶瓷本体上面。在另外的实施例中，将理解，所述第一部件可具有特定的相对于所述陶瓷本体的位置。例如，所述第一部件可位于所述陶瓷本体下面。此外，所述装甲部件的另一构造可包括设置在第一部件和第三部件之间的陶瓷本体。将理解，所述陶瓷本体相对于另外的部件(例如，所述第一部件和所述第二部件)的各种合适的布置被设想且在本文中描述的实施例的范围内。根据一个实施例，所述第一部件可与所述陶瓷本体的至少一部分毗邻，更特别地，可与所述陶瓷本体的第一主表面直接接触。更特别地，所述第一部件和陶瓷本体可在所述陶瓷本体的第一主表面处彼此结合。
根据一个实施例，所述第一部件可包括特定的材料，包括但不限于陶瓷，例如硼化物、氮化物、氧化物、碳化物、及其任意组合。特别地，所述第一部件102可包括氧化铝(Al2O3)、碳化硼(B4C)、碳化硅(SiC)、六硼化钙(CaB6)、十二硼化铝(AlB12)、氧化低价硼(B6O)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、及其任意组合。在还一替代性实施例中，所述第一部件可包括材料，例如有机材料部件，更特别地聚合物，例如聚乙烯、聚氨酯、氟化聚合物、树脂、热固性材料、热塑性材料、对位芳族聚酰胺纤维、及其任意组合。
此外，将理解，所述第一部件可包括复合材料，其可包括材料的组合，所述材料包括例如天然材料、合成材料、有机材料、无机材料、及其任意组合。一些合适的无机材料可包括陶瓷、金属、玻璃等。
在一个具体实施例中，所述第一部件可包括硼化物材料。在具体情况中，所述硼化物材料可包括一种金属元素，所述金属元素包括，例如，但不限于，过渡金属元素。在某些情况中，所述金属元素可包括锆(Zr)、钛(Ti)、铝(Al)、及其组合。例如，所述第一部件102可包括六硼化钙(CaB6)、十二硼化铝(AlB12)、二硼化镁铝(MgAlB2)。在一种具体情况中，所述第一部件可包括硼化锆(ZrB2)。在还一实施例中，所述第一部件可包括硼化钛(TiB2)。
在一个替代性实施例中，所述第一部件可包括组成，例如不同于所述陶瓷本体的组成的第一组成。例如，所述第一部件可包括包含与所述陶瓷本体内包含的氮化物材料不同的氮化物材料的第一组成。所述第一部件的氮化物材料可包括金属元素，特别是过渡金属元素。在具体情况中，所述第一部件可包括氮化硅(Si3N4)、氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)、及其组合。
根据另一实施例，所述第一部件可包括陶瓷材料，所述陶瓷材料包括氧化物材料。在某些情况中，所述氧化物材料可包括氧化铝(Al2O3)、氧化低价硼(B6O)、及其组合。在另外的情况中，所述氧化物材料可包括至少一种元素，所述元素包括，但不限于，过渡金属元素。例如，一些合适的金属元素可包括钇(Y)、镧(La)、及其组合。在一个具体情况中，所述第一部件可包括氧化物材料，所述氧化物材料包括氧化钇(Y2O3)。在另一实施例中，所述第一部件可包括氧化物材料，所述氧化物材料包括氧化镧(La2O3)。
在还一实施例中，所述第一部件可包括陶瓷材料，例如碳化物材料。合适的碳化物材料可包括至少一种金属元素，所述金属元素包括，例如，但不限于，过渡金属元素。一些合适的过渡金属元素可包括，例如，钛(Ti)、铝(Al)、硼(B)、及其组合。例如，所述第一部件可包括陶瓷材料，所述陶瓷材料包括碳化钛(TiC)。在另一实施例中，所述第一部件可包括碳化物材料，所述碳化物材料包括碳化铝(Al4C3)。在另一实施例中，所述第一部件可包括碳化硅(SiC)。在又一实施例中，所述第一部件可包括碳化物材料，所述碳化物材料包括碳化硼(B4C)。
在还另外的情况中，所述第一部件可包括一些天然材料，例如纺织材料。在另外的情况中，所述第一部件可包括无纺材料。纺织和无纺材料的一些合适的实例可包括利用纤维的那些，更特别地，可包括防弹纤维。根据一个实施例，所述防弹纤维可包括天然材料、合成材料、及其组合。根据一个具体设计，所述第一部件可包括防弹纤维，所述防弹纤维包括尼龙。
在另一方面中，所述装甲部件可包括不同于所述第一部件和陶瓷本体的第二部件。在某些情况中，所述陶瓷本体、所述第一部件或所述第二部件的一个或多个可为层的形式。这样，所述第二部件可具有与在本文中的实施例中描述的陶瓷本体和第一部件基本上类似的尺寸。如进一步说明的，所述第二部件可邻近于所述陶瓷部件。更特别地，所述第二部件可覆在所述陶瓷本体上面。例如，所述第二部件可位于所述陶瓷本体下面，更特别地，可与所述陶瓷本体毗邻。将理解，所述第二部件可具有本文中的实施例中描述的第一部件和陶瓷本体的属性中的任意。
实例1
通过将第一碳化硅粉末(即，绿碳化硅)材料以及包括碳和铝的第二碳化硅粉末(即，黑碳化硅)材料混合而制备第一样品混合物(S1)。所述黑碳化硅粉末材料包括大约800-900ppm的铝含量。所述第一样品混合物(S1)包括相对于所述混合物的总重量的约30重量％的所述第二粉末材料。所述混合物的剩余含量包括所述第一粉末材料和适当的粘合剂。将所述混合物形成为生坯。
将所述生坯在炉子中在惰性气体气氛中在压力较低的烧结条件下烧结，使所述炉子在大约6小时的持续时间期间内斜线上升到约2000℃至约2200℃的烧结温度。将所述本体保持在所述烧结温度下大约6小时以形成根据一个实施例的陶瓷本体。
然后准备样品S1的陶瓷本体用于观察以根据第二晶粒浓度标准测试确定第二类型的晶粒浓度。用于计算第二类型的晶粒浓度的程序包括切割样品和准备用于以扫描电子显微镜(SEM)进行观察的切割表面。以50X的放大倍率观察所述样品的随机区域，定义大约1.4mm2的观察区域，特别是1300μm乘约1100μm的样品区域。第二类型的晶粒为细长晶粒。将观察区域中的长于100μm的任何第二类型的晶粒计数为第二类型的晶粒的部分。在样品上的另外的随机选择的区域处重复该过程以获得统计学上相关的平均数。将所述第二类型的晶粒浓度计算为在观察区域内具有大于100微米的长度的晶粒的数量并将所述晶粒的数量除以所述区域(即，大约1.4)。
如下面在表1中显示的，样品S1具有的在1300μm乘1100μm的视野中大于100μm的晶粒平均数为18，对应于约12.6个/mm2的细长晶粒的平均数。
实例2
第三样品(S2)与样品S1类似地制备，除了具有约40％的第二粉末材料含量之外。如表1中所示，S2具有的在1300μm乘1100μm的视野中大于100μm的晶粒平均数为27，对应于约18.9个/mm2的细长晶粒的平均数。
实例3
第四样品(S3)与样品S1类似地制备，除了具有约33％的第二粉末材料含量之外。如表1中所示，S3具有的在1300μm乘1100μm的视野中大于100μm的晶粒平均数为15，对应于约10.5个/mm2的细长晶粒的平均数。
实例4
第五样品(S4)与样品S3类似地制备，具有约33％的第二粉末材料含量。如表1中所示，S5具有的在1300μm乘1100μm的视野中大于100μm的晶粒平均数为17，对应于约10.5个/mm2的细长晶粒的平均数。
实例5
图2为具有的约1140μm乘约825μm的随机选择的区域的大于100μm的晶粒平均数为约50的陶瓷本体的对比例(CS1)的照片。如表1中所示，CS1具有约53.2个/mm2的细长晶粒的平均数。
表1
许多不同的方面和实施例是可能的。下面描述那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，熟练技术人员将理解那些方面和实施例仅是说明性的且不限制本发明的范围。实施例可根据如下所列的项目中的任意一个或多个。
项目1.一种形成陶瓷本体的方法可包括形成包括如下物质的混合物：具有第一平均粒度(PS1)的包括碳的第一粉末材料(PM1)；和包括碳且不同于所述第一粉末材料的第二粉末材料(PM2)，其中所述第二粉末材料具有比所述第一平均粒度(PS1)小的第二平均粒度(PS2)，且其中所述第二粉末材料具有比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大的铝含量(AC2)。所述方法还可包括：由所述混合物形成生坯；以及烧结所述生坯和形成陶瓷本体，所述陶瓷本体包括具有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约8倍的平均晶粒尺寸的第一类型的晶粒。
项目2.项目1的方法，其中所述第一粉末材料为基于碳的材料，其中所述第一粉末材料包括碳化硅，其中所述第一粉末材料基本上由碳化硅组成。
项目3.项目1的方法，其中所述第一粉末材料具有不大于约10微米、不大于约8微米、不大于约6微米、不大于约4微米、不大于约3微米、不大于约2微米且为至少约0.1微米、至少约0.2微米、至少约0.3微米、至少约0.4微米、至少约0.5微米、至少约0.6微米、至少约0.7微米、至少约0.8微米、至少约0.9微米的第一平均粒度。
项目4.项目1的方法，其中基于方程((PS1-PS2)/PS1)×100％，所述第二平均粒度比所述第一平均粒度小至少约5％、小至少约8％、小至少约10％、小至少约12％、小至少约14％、小至少约16％、小至少约18％且小不大于约80％、小不大于约70％、小不大于约60％、小不大于约50％、小不大于约45％、小不大于约40％、小不大于约35％、小不大于约32％。
项目5.项目1的方法，其中所述第二粉末材料为基于碳的材料，其中所述第二粉末材料包括碳化硅，其中所述第二粉末材料基本上由碳化硅组成，其中所述第二粉末材料基本上由黑碳化硅组成。
项目6.项目1的方法，其中所述第二粉末材料具有不大于约8微米、不大于约6微米、不大于约4微米、不大于约2微米、不大于约1微米、不大于约0.9微米且为至少约0.2微米、至少约0.3微米、至少约0.4微米、至少约0.5微米、至少约0.6微米、至少约0.7微米的第二平均粒度。
项目7.项目1的方法，其中所述第一粉末材料包括比表面积(SSA1)且所述第二粉末材料包括第二比表面积(SSA2)，其中所述第一比表面积小于所述第二比表面积，其中基于方程((SSA2-SSA1)/SSA2)×100％，所述第一比表面积比所述第二比表面积小至少约5％、小至少约10％、小至少约20％、小至少约30％、小至少约40％、小至少约50％、小至少约55％且小不大于约90％、小不大于约80％、小不大于约70％、小不大于约68％、小不大于约65％。
项目8.项目1的方法，其中所述混合物包括为至少约1.1、至少约1.2、至少约1.3、至少约1.4且不大于约8、不大于约6、不大于约5、不大于约4、不大于约3、不大于约2的所述第一粉末材料对所述第二粉末材料的含量(重量％)比(PM1/PM2)。
项目9.项目1的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量为至少约10重量％、至少约15重量％、至少约20重量％、至少约30重量％、至少约40重量％、至少约45重量％、至少约50重量％、至少约53重量％、至少约55重量％且不大于约90重量％、不大于约80重量％、不大于约70重量％、不大于约68重量％、不大于约65重量％、不大于约62重量％、不大于约59重量％的所述第一粉末的含量。
项目10.项目1的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量为至少约10重量％、至少约15重量％、至少约18重量％、至少约20重量％、至少约22重量％、至少约25重量％、至少约28重量％且不大于约50重量％、不大于约40重量％、不大于约38重量％、不大于约35重量％、不大于约32重量％的所述第二粉末的含量。
项目11.项目1的方法，其中所述混合物进一步包括添加剂，其中所述添加剂包括有机材料，其中所述添加剂包括粘合剂，其中所述添加剂包括聚乙烯醇(PVA)，其中所述添加剂选自聚乙烯醇、三乙醇胺、丙烯酸类树脂、甲醛、树脂、及其组合。
项目12.项目1的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量不大于约18重量％、不大于约16重量％、不大于约14重量％、不大于约13重量％且为至少约3重量％、至少约5重量％、至少约7重量％、至少约9重量％、至少约11重量％的添加剂的总含量。
项目13.项目1的方法，其中基于方程((AC2-AC1)/AC2)×100％，所述第二粉末材料包括比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大至少约5％、大至少约10％、大至少约15％、大至少约20％、大至少约25％、大至少约30％、大至少约35％、大至少约40％、大至少约45％、大至少约50％且不大于约95％、不大于约90％、不大于约85％、不大于约80％、不大于约75％、不大于约70％的铝含量(AC2)。
项目14.项目1的方法，其中所述第一粉末材料的铝含量小于约800ppm、小于约700ppm、小于约600ppm、小于约500ppm、小于约400ppm、小于约300ppm且为至少约10ppm。
项目15.项目1的方法，其中所述第二粉末材料的铝含量为至少约900ppm、至少约1000ppm、至少约1100ppm、至少约1200ppm、至少约1300ppm、至少约1500ppm、至少约1800ppm且不大于约3000ppm、不大于约2800ppm、不大于约2600ppm。
项目16.项目1的方法，其中所述混合物为湿的混合物。
项目17.项目1的方法，其中形成包括选自如下的成型过程：压制、挤出、浇铸、冲压及其组合，其中形成包括滑移浇铸。
项目18.项目1的方法，其中形成生坯进一步包括干燥所述生坯。
项目19.项目1的方法，其中烧结所述生坯在形成之后进行，其中烧结在为至少约1600℃、至少约1800℃、至少约1900℃、至少约2000℃且不大于约2080℃、不大于约2400℃不大于约2300℃、不大于约2200℃、不大于约2180℃的烧结温度下进行。
项目20.项目1的方法，其中烧结包括保持所述烧结温度至少约30分钟、至少约60分钟、至少约90分钟、至少约120分钟、至少约150分钟且不大于约6小时、不大于约4小时、不大于约3小时的持续时间。
项目21.项目1的方法，其中烧结在惰性气氛中进行，其中烧结在包括稀有气体的气氛中进行，其中烧结在包括多数含量的氩气的气氛中进行，其中烧结在基本上由氩气组成的气氛中进行。
项目22.项目1的方法，其中烧结在具有为至少约0.1psi且不大于约10psi的压力的气氛中进行。
项目23.项目1的方法，其中烧结形成陶瓷本体，所述陶瓷本体具有相对于所述陶瓷本体的总体积不大于约10体积％、不大于约8体积％、不大于约5体积％、不大于约4体积％、不大于约3体积％、不大于约2体积％、不大于约1体积％且为至少约0.1体积％的孔隙率。
项目24.项目1的方法，其中所述陶瓷本体包括烧结碳化硅本体。
项目25.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒具有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约7倍、不大于所述第一平均粒度的约6倍、不大于所述第一平均粒度(PS1)的约5倍、不大于所述第一平均粒度的约4倍且为所述第一平均粒度的至少约1.1倍、所述第一平均粒度的至少约1.3倍、所述第一平均粒度的至少约1.5倍的平均晶粒尺寸。
项目26.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒以多数含量存在于所述陶瓷本体内，其中所述陶瓷本体包括相对于所述陶瓷本体的总体积的至少约52体积％、至少约55体积％、至少约58体积％、至少约62体积％、至少约65体积％、至少约68体积％、至少约72体积％、至少约75体积％且不大于约95体积％、不大于约92体积％、不大于约88体积％、不大于约85体积％、不大于约82体积％、不大于约78体积％的所述第一类型的晶粒。
项目27.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒包括不大于约1.4的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的度量，其中长度为当在二维中观察时晶粒的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由长度限定的方向垂直的方向上测量时所述晶粒的最短尺寸，其中所述纵横比不大于约1.2，其中所述纵横比不小于约0.8，其中所述第一类型的晶粒是基本上各方等大的。
项目28.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒包括为至少约1微米、至少约2微米、至少约3微米且不大于约15微米、不大于约12微米、不大于约10微米、不大于约8微米、不大于约6微米的平均晶粒尺寸。
项目29.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化物，其中所述第一类型的晶粒包括碳化硅，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
项目30.项目1的方法，进一步包括分散在所述陶瓷本体内的第二类型的晶粒，其中所述第二类型的晶粒基本上均匀地分散在所述第一类型的晶粒之间，其中所述第二类型的晶粒包括碳化物，其中所述第二类型的晶粒包括碳化硅，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅和铝组成。
项目31.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒包括为至少约500ppm、至少约600ppm、至少约700ppm且不大于约3000ppm的铝含量。
项目32.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒包括比所述第一类型的晶粒大的铝含量，其中所述铝晶粒内地分散在所述第二类型的晶粒内。
项目33.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒以基于所述陶瓷本体中的晶粒总数的统计学平均数的少数含量存在，其中所述陶瓷本体包括相对于所述陶瓷本体的总体积不大于约48体积％、不大于约46体积％、不大于约42体积％、不大于约40体积％、不大于约38体积％且为至少约10体积％、至少约14体积％、至少约18体积％、至少约20体积％、至少约22体积％、至少约25体积％、至少约28体积％、至少约30体积％的所述第二类型的晶粒。
项目34.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒具有不大于所述第二平均粒度(PS2)的约1000倍、不大于所述第二平均粒度的约800倍、不大于所述第二平均粒度的约600倍、不大于所述第二平均粒度的约400倍、不大于所述第二平均粒度的约300倍、不大于所述第二平均粒度的约200倍且为所述第二平均粒度的至少约1.1倍的平均晶粒尺寸。
项目35.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒是针状的，其中所述第二类型的晶粒包括为至少约1.4的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的度量，其中长度为当在二维中观察时所述第二类型的晶粒的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由所述长度限定的方向垂直的方向上测量时所述第二类型的晶粒的最短尺寸，其中所述纵横比为至少约1.8、至少约2、至少约3、至少约4、至少约10且不大于约100。
项目36.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒具有比所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸(GS1)大的平均晶粒尺寸(GS2)，其中基于方程((GS2-GS1)/GS2)×100％，所述第二平均晶粒尺寸比所述第一平均晶粒尺寸大至少约5％、大至少约10％、大至少约15％、大至少约20％、大至少约25％、大至少约30％、大至少约35％、大至少约40％、大至少约45％、大至少约50％且不大于约95％、不大于约90％、不大于约85％、不大于约80％、不大于约75％、不大于约70％。
项目37.项目30的方法，其中所述第二类型的晶粒具有为至少约10微米、至少约20微米、至少约40微米、至少约60微米、至少约80微米、或甚至至少约100微米且不大于约1000微米、不大于约800微米、不大于约600微米、不大于约400微米的平均晶粒尺寸。
项目38.项目1的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化物，其中所述第一类型的晶粒包括碳化硅，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
项目39.项目1的方法，其中所述陶瓷本体基本上不含硅金属，其中所述陶瓷本体基本上不含氮化铝，其中所述本体基本上不含氧化物材料，其中所述本体基本上不含氮化物材料，其中所述本体基本上不含硼化物材料。
项目40.项目1的方法，其中所述陶瓷本体是多晶的，其中所述陶瓷本体基本上由所述第一类型的晶粒和第二类型的晶粒组成。
注意，并非以上在总体描述或实例中描述的行为中的全部都是需要的，一部分具体行为可能是不需要的，且除所描述的那些之外，可进行一种或多种另外的行为。另外还有，行为被列出的顺序不一定是它们被执行的顺序。
以上已关于具体实施例描述了益处、另外的优点和问题的解决方案。然而，所述益处、优点、问题的解决方案和任何可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的特征将不解释为任何或所有权利要求的关键性的、必需的或本质的特征。
本文中描述的实施例的详细说明和举例说明意图提供各种实施例的结构的大体理解。所述详细说明和举例说明不意图起到使用本文中描述的结构或方法的装置和系统的所有要素和特征的穷尽性和全面描述的作用。单独的实施例也可与单一实施例组合提供，和相反，为了简洁而在单一实施例的背景中描述的各种特征也可单独地或者以任何子组合提供。此外，对范围中陈述的数值的提及包括在那个范围内的每个值。仅在阅读本说明书之后，许多另外的实施例可对于熟练技术人员是明晰的。另外的实施例可被使用和从所述公开内容得到，使得在不背离所述公开内容的范围的情况下可进行结构替代、逻辑替代、或另外的变化。因此，所述公开内容将被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (136)

1.一种形成陶瓷本体的方法，所述方法包括：
形成包括如下物质的混合物：
具有第一平均粒度(PS1)的包括碳的第一粉末材料(PM1)；和
包括碳且不同于所述第一粉末材料的第二粉末材料(PM2)，其中所述第二粉末材料具有比所述第一平均粒度(PS1)小的第二平均粒度(PS2)，且其中所述第二粉末材料具有比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大的铝含量(AC2)；
由所述混合物形成生坯；和
烧结所述生坯和形成陶瓷本体，所述陶瓷本体包括：
具有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约8倍的平均晶粒尺寸的第一类型的晶粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一粉末材料为基于碳的材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一粉末材料包括碳化硅。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一粉末材料基本上由碳化硅组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一粉末材料具有不大于约10微米且为至少约0.1微米的第一平均粒度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于方程((PS1-PS2)/PS1)×100％，所述第二平均粒度比所述第一平均粒度小至少约5％且小不大于约80％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二粉末材料为基于碳的材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二粉末材料包括碳化硅。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二粉末材料基本上由碳化硅组成。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二粉末材料基本上由黑碳化硅组成。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二粉末材料具有不大于约8微米且为至少约0.2微米的第二平均粒度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一粉末材料包括比表面积(SSA1)且所述第二粉末材料包括第二比表面积(SSA2)，其中基于方程((SSA2-SSA1)/SSA2)×100％，所述第一比表面积比所述第二比表面积小，且小不大于约90％。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包括为至少约1.1且不大于约8的所述第一粉末材料对所述第二粉末材料的含量(重量％)比(PM1/PM2)。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量为至少约10重量％且不大于约90重量％的所述第一粉末的含量。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量为至少约10重量％、至少约15重量％、且不大于约50重量％的所述第二粉末的含量。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物进一步包括添加剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述添加剂包括有机材料。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述添加剂包括粘合剂。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述添加剂包括聚乙烯醇(PVA)。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述添加剂选自聚乙烯醇、三乙醇胺、丙烯酸类树脂、甲醛、树脂、及其组合。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包括相对于所述混合物的总重量不大于约18重量％且为至少约3重量％的添加剂的总含量。
22.根据权利要求1所述的方法，其中基于方程((AC2-AC1)/AC2)×100％，所述第二粉末材料包括比所述第一粉末材料的铝含量(AC1)大至少约5％且不大于约95％的铝含量(AC2)。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一粉末材料的铝含量小于约800ppm且为至少约10ppm。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二粉末材料的铝含量为至少约900ppm且不大于约3000ppm。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物为湿的混合物。
26.根据权利要求1所述的方法，其中形成包括选自如下的成型过程：压制、挤出、浇铸、冲压及其组合。
27.根据权利要求1所述的方法，其中形成包括滑移浇铸。
28.根据权利要求1所述的方法，其中形成生坯进一步包括干燥所述生坯。
29.根据权利要求1所述的方法，其中烧结所述生坯在形成之后进行。
30.根据权利要求29所述的方法，其中烧结在为至少约1600℃且不大于约2200℃的烧结温度下进行。
31.根据权利要求1所述的方法，其中烧结包括保持所述烧结温度至少约30分钟且不大于约6小时的持续时间。
32.根据权利要求1所述的方法，其中烧结在惰性气氛中进行。
33.根据权利要求32所述的方法，其中烧结在包括稀有气体的气氛中进行。
34.根据权利要求32所述的方法，其中烧结在包括多数含量的氩气的气氛中进行。
35.根据权利要求32所述的方法，其中烧结在基本上由氩气组成的气氛中进行。
36.根据权利要求1所述的方法，其中烧结在具有为至少约0.1psi且不大于约10psi的压力的气氛中进行。
37.根据权利要求1所述的方法，其中烧结形成陶瓷本体，所述陶瓷本体具有相对于所述陶瓷本体的总体积不大于约10体积％且为至少约0.1体积％的孔隙率。
38.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷本体包括烧结碳化硅本体。
39.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒具有不大于所述第一平均粒度(PS1)的约7倍且为所述第一平均粒度的至少约1.1倍的平均晶粒尺寸。
40.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒以多数含量且以不大于约95体积％存在于所述陶瓷本体内。
41.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括不大于约1.4的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的量度，其中长度为当在二维中观察时晶粒的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由所述长度限定的方向垂直的方向上测量时所述晶粒的最短尺寸。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述第一类型的晶粒基本上是各方等大的。
43.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括为至少约1微米且不大于约15微米的平均晶粒尺寸。
44.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化物。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化硅。
46.根据权利要求44所述的方法，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
47.根据权利要求1所述的方法，进一步包括分散在所述陶瓷本体内的第二类型的晶粒。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述第二类型的晶粒基本上均匀地分散在所述第一类型的晶粒之间。
49.根据权利要求47所述的方法，其中所述第二类型的晶粒包括碳化物。
50.根据权利要求47所述的方法，其中所述第二类型的晶粒包括碳化硅。
51.根据权利要求47所述的方法，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅和铝组成。
52.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒包括为至少约500ppm且不大于约3000ppm的铝含量。
53.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒包括比所述第一类型的晶粒大的铝含量。
54.根据权利要求53所述的方法，其中所述铝晶粒内地分散在所述第二类型的晶粒内。
55.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒以基于所述陶瓷本体中的晶粒总数的统计学平均数的少数含量且以至少约10体积％存在。
56.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒具有不大于所述第二平均粒度(PS2)的约1000倍且为所述第二平均粒度的至少约1.1倍的平均晶粒尺寸。
57.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒是针状的。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述第二类型的晶粒包括为至少约1.4的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的度量，其中长度为当在二维中观察时所述第二类型的晶粒的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由所述长度限定的方向垂直的方向上测量时所述第二类型的晶粒的最短尺寸，且其中所述纵横比不大于约100。
59.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒具有比所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸(GS1)大的平均晶粒尺寸(GS2)。
60.根据权利要求30所述的方法，其中基于方程((GS2-GS1)/GS2)×100％，所述第二平均晶粒尺寸比所述第一平均晶粒尺寸大至少约5％且不大于约95％。
61.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二类型的晶粒具有为至少约10微米且不大于约1000微米的平均晶粒尺寸。
62.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化物。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述第一类型的晶粒包括碳化硅。
64.根据权利要求62所述的方法，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
65.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷本体基本上不含硅金属。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述陶瓷本体基本上不含氮化铝。
67.根据权利要求65所述的方法，其中所述本体基本上不含氧化物材料。
68.根据权利要求65所述的方法，其中所述本体基本上不含氮化物材料。
69.根据权利要求65所述的方法，其中所述本体基本上不含硼化物材料。
70.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷本体是多晶的。
71.根据权利要求70所述的方法，其中所述陶瓷本体基本上由所述第一类型的晶粒和第二类型的晶粒组成。
72.一种装甲部件，包括：
陶瓷本体，所述陶瓷本体包括：
第一类型的晶粒，和
具有基本上细长的结构的第二类型的晶粒，
其中所述陶瓷本体包括不大于约800ppm且为至少约100ppm的铝含量；和
其中所述本体包括不大于约34个/mm2且至少约4个/mm2的第二类型晶粒浓度。
73.一种装甲部件，包括
陶瓷本体，所述陶瓷本体包括：
第一类型的晶粒；和
具有基本上细长的结构的第二类型的晶粒，
其中所述陶瓷本体包括不大于约800ppm且为至少约100ppm的铝含量；和
其中所述第一类型的晶粒对所述第二类型的晶粒的含量比不大于约3.5、不大于约3.0、不大于约2.5、不大于约2.0且为至少约0.5、至少约1.0、至少约1.5。
74.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括不大于约2500Pa且为至少约2000Pa的努氏硬度(Pa)(1kg负荷)。
75.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括不大于约3.50g/cm2、不大于约3.40g/cm2、不大于约3.30、不大于约3.20g/cm2、不大于约3.20、不大于约3.15g/cm2且为至少约3.0g/cm2、至少约3.05g/cm2、至少约3.10g/cm2、至少约3.13g/cm2的密度。
76.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒以基于所述陶瓷本体中的晶粒总数的统计学平均数的少数含量且以至少约10％存在。
77.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第一类型的晶粒为基于碳的材料。
78.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第一类型的晶粒包括碳化硅。
79.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第一类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
80.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体基本上不含选自如下的材料：硅金属、氮化铝、氧化物材料、氮化物材料、硼化物材料、及其组合。
81.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒具有不大于所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的约1000倍且为所述第一类型的晶粒的平均晶粒尺寸的至少约1.1倍的平均晶粒尺寸。
82.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒包括为至少约1.4且不大于约100的平均纵横比，其中纵横比为长度比宽度的度量，其中长度为当在二维中观察时所述第二类型的晶粒的最长尺寸且宽度为当在二维中在与由所述长度限定的方向垂直的方向上测量时所述第二类型的晶粒的最短尺寸。
83.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒为基于碳的材料。
84.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒包括碳化硅。
85.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述第二类型的晶粒基本上由碳化硅组成。
86.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括至少约30重量％的具有4H多型体的晶粒和不大于约50重量％的具有4H多型体的晶粒。
87.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括至少约48重量％的具有6H多型体的晶粒和不大于约67重量％的具有6H多型体的晶粒。
88.根据权利要求86或87中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括不大于约3.5且为至少约0.5的具有6H多型体的晶粒与具有4H多型体的晶粒之比。
89.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，进一步包括：
邻近所述陶瓷本体的第一部件，其中所述第一部件包括如下之一：有机材料、陶瓷材料、玻璃材料、金属材料、天然材料、及其组合。
90.根据权利要求89所述的装甲部件，其中所述第一部件为层。
91.根据权利要求90所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体为层。
92.根据权利要求90所述的装甲部件，其中所述第一部件覆在所述陶瓷本体上面。
93.根据权利要求90所述的装甲部件，其中所述第一部件位于所述陶瓷本体下面。
94.根据权利要求90所述的装甲部件，其中所述第一部件与所述陶瓷本体毗邻。
95.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括选自如下的材料：硼化物、氮化物、氧化物、碳化物、及其组合。
96.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括选自如下的材料：氧化铝、碳化硅、碳化硼、及其组合。
97.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括选自如下的材料：聚乙烯、聚氯酯、氟化聚合物、树脂、热固性材料、热塑性材料、及其组合。
98.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括包含至少一种金属元素的硼化物材料。
99.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括过渡金属元素。
100.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括Zr、Ti、及其组合。
101.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括ZrB2。
102.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括TiB2。
103.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括比所述材料部件的组成少的第一组成。
104.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括比所述材料部件的组成的氮化物材料少的氮化物材料。
105.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括选自如下的氮化物材料：Si3N4、TiN、AlN、CaB6、AlB12、及其组合。
106.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括包含至少一种金属元素的氧化物材料。
107.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括过渡金属元素。
108.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括选自如下的元素：Y、La、Al、B、及其组合。
109.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括Y2O3。
110.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括La2O3。
111.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括Al2O3。
112.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括B6O。
113.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括包含至少一种金属元素的碳化物材料。
114.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括过渡金属元素。
115.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述金属元素包括选自如下的元素：Ti、Al、B、Si、及其组合。
116.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括TiC，其中所述第一部件包括AlC。
117.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括B4C，其中所述第一部件包括SiC。
118.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括纺织材料。
119.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括无纺材料。
120.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括纤维。
121.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括对位芳族聚酰胺纤维。
122.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括防弹纤维。
123.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述防弹纤维包括天然纤维材料。
124.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述第一部件包括合成纤维材料。
125.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述防弹纤维包括尼龙。
126.根据权利要求89和90中任一项所述的装甲部件，其中所述装甲部件包括不同于所述第一部件和所述陶瓷本体的第二部件。
127.根据权利要求126所述的装甲部件0，其中所述第二部件为层。
128.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体为层。
129.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述第二部件覆在所述陶瓷本体上面。
130.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述第二部件位于所述陶瓷本体下面。
131.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述第二部件与所述陶瓷本体毗邻。
132.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述第一部件覆在所述第二部件上面。
133.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述第一部件位于所述第二部件下面。
134.根据权利要求126所述的装甲部件0，其中所述第一部件与所述第二部件毗邻。
135.根据权利要求126所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体设置在所述第-部件和所述第二部件之间。
136.根据权利要求72或73中任一项所述的装甲部件，其中所述陶瓷本体包括相对于所述陶瓷本体的总体积不大于约10体积％且为至少约0.1体积％的孔隙率。
CN201380041137.5A 2012-06-15 2013-06-14 包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法 Active CN104520254B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261660493P 2012-06-15 2012-06-15
US61/660493 2012-06-15
PCT/US2013/046014 WO2013188842A1 (en) 2012-06-15 2013-06-14 Ceramic body comprising silicon carbide and method of forming same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104520254A true CN104520254A (zh) 2015-04-15
CN104520254B CN104520254B (zh) 2017-09-01

Family

ID=49754712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380041137.5A Active CN104520254B (zh) 2012-06-15 2013-06-14 包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9052166B2 (zh)
EP (1) EP2861546B1 (zh)
JP (1) JP6105723B2 (zh)
CN (1) CN104520254B (zh)
WO (1) WO2013188842A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164734A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 Psc科技股份有限公司 制备含碳化硅的无氮层的方法
CN112739664A (zh) * 2018-09-28 2021-04-30 福吉米株式会社 覆盖碳化硅颗粒粉体

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9772167B2 (en) 2014-01-14 2017-09-26 Saint-Gobain Ceramics And Plastics, Inc. Armor component
JP2016204221A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 京セラ株式会社 炭化珪素質焼結体およびこれを用いた摺動部材、ならびにフォーセットバルブ
KR102313569B1 (ko) 2016-05-05 2021-10-20 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 다상 세라믹 복합체
CN110526718B (zh) * 2019-09-03 2021-07-27 武汉理工大学 一种B-Al-Ti系复相陶瓷及其低温致密化烧结制备方法
CN111811322A (zh) * 2020-07-22 2020-10-23 赛福纳米科技(徐州)有限公司 陶瓷-钛合金-pe复合防弹甲板及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1169708A (zh) * 1994-02-25 1998-01-07 摩根坩埚有限公司 自烧结碳化硅/碳复合材料
JP2001151577A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Eagle Ind Co Ltd 炭化珪素焼結体及びその製造方法
US20070031633A1 (en) * 2005-07-08 2007-02-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Sputtering target, optical thin film and manufacturing method thereof using the sputtering target, and optical recording medium
CN1980720A (zh) * 2003-07-09 2007-06-13 圣戈班工业陶瓷罗登塔尔股份有限公司 多孔陶瓷体及其生产方法
CN101386542A (zh) * 2008-10-14 2009-03-18 山东科技大学 一种SiC耐火材料及其生产方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS632803A (ja) * 1986-06-20 1988-01-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 炭化ケイ素組成物
JPS63282161A (ja) * 1987-05-13 1988-11-18 Jgc Corp 炭化ケイ素焼結体およびその製造方法
US5160508A (en) * 1988-01-27 1992-11-03 The Dow Chemical Company Self-reinforced silicon nitride ceramic of high fracture toughness
US5298470A (en) 1989-09-22 1994-03-29 The Carborundum Company Silicon carbide bodies having high toughness and fracture resistance and method of making same
US5246894A (en) * 1991-03-29 1993-09-21 Tokai Carbon Co., Ltd. Silicon carbide reinforced composite material
US5422321A (en) * 1992-02-27 1995-06-06 Ford Motor Company Composition and process for making an engine valve
US5372978A (en) 1993-03-11 1994-12-13 Cercom Inc. Monolithic, fully dense silicon carbide material, method of manufacturing and end uses
JP2920482B2 (ja) * 1995-09-25 1999-07-19 科学技術庁無機材質研究所長 靱性に優れた炭化ケイ素焼結体及び製造方法
JP3756567B2 (ja) * 1996-02-22 2006-03-15 日本タングステン株式会社 光学素子成形用型
US6015338A (en) * 1997-08-28 2000-01-18 Norton Company Abrasive tool for grinding needles
JP3034871B1 (ja) * 1999-08-03 2000-04-17 三井金属鉱業株式会社 ビトリファイド砥石
US6609452B1 (en) 2000-01-11 2003-08-26 M Cubed Technologies, Inc. Silicon carbide armor bodies, and methods for making same
KR20020034791A (ko) * 2000-11-03 2002-05-09 김용숙 폴리비닐 아세탈 스폰지를 이용한 함수성 연마스폰지제조방법
DE10111225A1 (de) * 2001-03-08 2002-09-19 Wacker Chemie Gmbh Verbundwerkstoff auf der Basis von Siliciumcarbid und Kohlenstoff, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
US6762140B2 (en) * 2001-08-20 2004-07-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Silicon carbide ceramic composition and method of making
IL166447A0 (en) * 2002-07-24 2006-01-15 Excera Materials Group Inc Improved ceramic/metal material and method for making same
ATE337282T1 (de) * 2003-01-28 2006-09-15 Sandvik Intellectual Property Werkzeugeinsatz und zugehöriges herstellungsverfahren
US8003042B2 (en) * 2006-03-29 2011-08-23 Ceramatec, Inc. Toughened silicon carbide and method for making the same
JP4863904B2 (ja) * 2006-03-31 2012-01-25 イビデン株式会社 ハニカム構造体およびその製造方法
US7803732B1 (en) 2006-05-09 2010-09-28 BAE Systems Advanced Ceramics, Inc. Compositions for improved ceramic armor
JP2008267584A (ja) * 2007-04-25 2008-11-06 Ebara Corp 純水用セラミックス摺動部材
FR2991981A1 (fr) * 2012-06-15 2013-12-20 Saint Gobain Ct Recherches Produit en carbure de silicium pour blindage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1169708A (zh) * 1994-02-25 1998-01-07 摩根坩埚有限公司 自烧结碳化硅/碳复合材料
JP2001151577A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Eagle Ind Co Ltd 炭化珪素焼結体及びその製造方法
CN1980720A (zh) * 2003-07-09 2007-06-13 圣戈班工业陶瓷罗登塔尔股份有限公司 多孔陶瓷体及其生产方法
US20070031633A1 (en) * 2005-07-08 2007-02-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Sputtering target, optical thin film and manufacturing method thereof using the sputtering target, and optical recording medium
CN101386542A (zh) * 2008-10-14 2009-03-18 山东科技大学 一种SiC耐火材料及其生产方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUNG-GU LEE ET AL.: "Relationship between Microstructure and Fracture Toughness of Toughened Silicon Carbide Ceramics", 《J.AM.CERAM.SOC.》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164734A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 Psc科技股份有限公司 制备含碳化硅的无氮层的方法
CN112739664A (zh) * 2018-09-28 2021-04-30 福吉米株式会社 覆盖碳化硅颗粒粉体
CN112739664B (zh) * 2018-09-28 2023-07-21 福吉米株式会社 覆盖碳化硅颗粒粉体

Also Published As

Publication number Publication date
US9052166B2 (en) 2015-06-09
JP2015525198A (ja) 2015-09-03
WO2013188842A1 (en) 2013-12-19
US20160016854A1 (en) 2016-01-21
US20130333549A1 (en) 2013-12-19
US9540283B2 (en) 2017-01-10
EP2861546A1 (en) 2015-04-22
EP2861546A4 (en) 2016-08-10
JP6105723B2 (ja) 2017-03-29
EP2861546B1 (en) 2022-08-31
CN104520254B (zh) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104520254A (zh) 包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法
US10927044B2 (en) Boron carbide based materials and process for the fabrication thereof
US8128861B1 (en) Composite materials and methods for making same
JP4945245B2 (ja) 炭化ホウ素複合体およびその製造方法
WO2003084872A2 (en) Toughness enhanced silicon-containing composite bodies, and methods for making same
US20140109756A1 (en) Composite materials and methods for making same
Muñoz et al. Physical, chemical and thermal characterization of alumina–magnesia–carbon refractories
CN107074659B (zh) 透明氧化铝烧结体的制法
Liu et al. Microstructure and mechanical properties of the spark plasma sintered Ta2C ceramics
KR102016778B1 (ko) 차폐용 탄화 규소로 제조된 제품
Demirskyi et al. Spark plasma sintering and high-temperature strength of B6O–TaB2 ceramics
JP7132673B2 (ja) セラミック構成要素およびその形成方法
CN101277911B (zh) 低氧化硼复合材料
Zawrah et al. Effect of Si, Al2O3, and aluminum dross on sinterability and properties of Ni–Ti metal matrix composites prepared by powder metallurgy
RU2621241C1 (ru) Наноструктурированный композиционный материал на основе карбида бора и способ его получения
JP2016538212A (ja) サイアロン・マトリックスを有する耐火物
Raj et al. Microstructure evolution in densification of SiC ceramics by aluminium vapour infiltration and investigation of mechanical properties
Zayed et al. Liquid phase sintering of nano silicon carbide prepared from egyptian rice husk ash waste
JP2008273752A (ja) 炭化硼素質焼結体および防護部材
Lee et al. Fabrication and Properties of Reactively Hot Pressed HfB 2-HfC Ultra-High Temperature Ceramics
Da Silveira et al. Influence of TiC on Density and Microstructure of Al₂O₃ Ceramics Doped with Nb₂O₅ and LiF
EP3301080B1 (en) Ceramic component comprising sic and method of forming the same
Sglavo et al. High Reliability alumina-silicon carbide laminated composites by spark plasma sintering
KR20200010469A (ko) 질화알루미늄 소결체 및 그 제조 방법
Zhang Multilayer graded boron carbide-aluminum composites

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant