CN105523765A

CN105523765A - 多孔SiC预制体及其制备方法和陶瓷金属复合材料

Info

Publication number: CN105523765A
Application number: CN201410706042.7A
Authority: CN
Inventors: 张伟峰; 林信平; 徐强; 邵长健
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: CN105523765B

Abstract

本发明公开了一种多孔SiC预制体及其制备方法和陶瓷金属复合材料。该多孔SiC预制体按重量份计包含：100份SiC颗粒混合物、0.1-5份的Al₂O₃颗粒和0.1-5份的Na₂SiO₃，SiC颗粒混合物中含有粒度D50不同的三组SiC颗粒，其中，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍。通过在该多孔SiC预制体中引入Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒，利用SiC颗粒混合物与特定比例的Al₂O₃颗粒和Na₂SiO₃的协同配合，提高了多孔SiC预制体的抗弯强度。

Description

多孔SiC预制体及其制备方法和陶瓷金属复合材料

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷领域，具体地，涉及一种多孔SiC预制体及其制备方法和陶瓷金属复合材料。

背景技术

现代电子封装材料要求封装材料与硅芯片的膨胀系数高度匹配，导热率高，轻量化—密度小，刚度高，模量高，尺寸稳定。传统的封装材料已经不能满足这些要求，比如：传统的铝、铜电子封装材料具有优异的导热性能,但是其热膨胀系数远大于芯片。这使得它们与电子元器件的匹配性能非常差,经受不了热疲劳的冲击，降低电子器件的寿命；铝、铜电子封装材料也比较软，抗弯强度比较低，当集成电路规模较大时，容易弯曲。Kovar和Invar合金的热膨胀系数低，但是导热系数小，密度大，也不能满足现代电子封装的要求。

在这种要求下，新的电子封装材料——铝碳化硅复合材料应运而生。铝碳化硅材料密度小，膨胀系数可调，导热率高，抗弯强度高等特性，非常适合做电子封装材料。铝碳化硅材料的一般制备流程是先制作碳化硅预制体，再将熔融的铝液与碳化硅多孔体进行复合。应用在电子封装领域的铝碳化硅复合材料需要多孔陶瓷基体的体积分数达到60-70％。

目前，能够满足上述要求的多孔陶瓷预制体普遍抗弯强度较差，从而导致后段与铝的复合过程必须要在较长的时间内、采用较低的压力成型。导致复合材料的生产效率低，一旦成型压力稍大，就有可能损坏多孔陶瓷预制体，降低陶瓷金属复合材料的合格率。要改善这种现状，首先从陶瓷预制体进行改善，这就对采用这种多孔陶瓷预制体制作的工艺方法提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔SiC预制体及其制备方法和陶瓷金属复合材料，以在符合多孔SiC预制体对气孔体积分数的要求和对陶瓷金属复合对材料导热系数要求的同时，提高多孔SiC预制体的抗弯强度。

为了实现上述目的，在本发明的一个方面，提供一种多孔SiC预制体，该多孔SiC预制体的原料按重量份计包含：100份的SiC颗粒混合物、0.1-5份的Al₂O₃颗粒和0.1-5份的Na₂SiO₃，上述SiC颗粒混合物中含有粒度D50不同的三组SiC颗粒，其中，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍。

在本发明的另一个方面，提供一种多孔SiC预制体的制备方法，该多孔SiC预制体的制备方法包括以下步骤：将100重量份的SiC颗粒混合物、0.1-5重量份的Na₂SiO₃、0.1-5重量份的Al₂O₃颗粒与粘结剂、可选的固化剂、可选的辅助剂以及可选的溶剂混合，得到原料混合物；将原料混合物干压成型，得到预制体生坯；将预制体生坯加热至第一温度，保温进行脱胶处理，再加热至第二温度，得到多孔SiC预制体，其中，SiC颗粒混合物中含有三组不同粒度D50范围的SiC颗粒，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍；第一温度大于等于使粘结剂挥发的温度，小于使Na₂SiO₃熔化的温度，第二温度大于等于使Na₂SiO₃熔化的温度。

在本发明的再一个方面，提供了一种陶瓷金属复合材料，包括多孔陶瓷材料基体，以及填充于多孔陶瓷基体的空隙内的金属材料，其中，多孔陶瓷材料基体为上述多孔SiC预制体，或者为由上述方法制备得到的多孔SiC预制体。

通过上述技术方案，通过在多孔SiC预制体中引入Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒，利用SiC颗粒混合物与Al₂O₃颗粒和Na₂SiO₃的协同配合提高了多孔SiC预制体的抗弯强度，解决了因现有多孔SiC预制体抗弯强度较差，对陶瓷金属复合材料的制备工艺所造成的局限性。同时，通过严格控制Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒的加入比例，使得由该多孔SiC预制体制备的陶瓷金属复合材料满足电子封装材料对膨胀系数和导热率满足要求。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

正如背景技术部分所介绍的，在现有技术中存在，因能够满足对体积分数和导热性能要求的多孔陶瓷预制体的抗弯强度普遍较差，这就造成了对采用这种多孔陶瓷基体制作陶瓷金属复合材料的工艺方法的局限性的问题。为了改善这一问题，在本发明的一种优选的实施方式中，提供了一种SiC预制体。该多孔SiC预制体的原料按重量份计包含：100份的SiC颗粒混合物、0.1-5份的Al₂O₃颗粒和0.1-5份的Na₂SiO₃，上述SiC颗粒混合物中含有粒度D50不同的三组SiC颗粒，其中，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍。

在本发明中所提供的上述多孔SiC预制体中，通过同时采用三组不同粒度D50范围的SiC颗粒，一方面有利于使颗粒间的空隙填充的更为紧凑，另一方面降低了细颗粒SiC在分散过程中团聚现象的产生几率，在满足体积分数要求的同时，使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀。

同时，在本发明上述多孔SiC预制体中，通过引入Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒，利用Na₂SiO₃在1000℃以上为液相，Al₂O₃颗粒在液相中起增强作用的特点，使Al₂O₃颗粒和Na₂SiO₃协同配合提高了多孔SiC预制体的抗弯强度，解决了因现有多孔SiC预制体抗弯强度较差，对陶瓷金属复合材料的制备工艺所造成的局限性。同时，通过严格控制Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒的加入比例，使得由该多孔SiC预制体制备的陶瓷金属复合材料满足电子封装材料对膨胀系数(6.5～7.5ppm)和导热率(大于135W/m·K)满足要求。

优选地，上述多孔SiC预制体的材料中，SiC颗粒混合物按照重量百分含量计包括：10％-40％的第一组SiC颗粒，10％-40％的第二组SiC颗粒以及20％-80％的第三组SiC颗粒。通过三组具有不同粒度D50范围的SiC颗粒按照上述比例混合，能够在满足体积分数要求的同时，使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀。

更为优选地，上述SiC颗粒混合物中，第一组SiC颗粒的粒度D50为0.1μm-10μm；第二组SiC颗粒的粒度D50为20μm-60μm；第三组SiC颗粒的粒度D50为150μm-180μm。将三组SiC颗粒的粒度D50控制在上述粒度D50范围内，更有利于使原料颗粒间的空隙填充的更为紧凑，使得原料分散的更为均匀，进而使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀。

在本发明中对于Al₂O₃颗粒的粒度D50并没有特殊的要求，只要能够与SiC颗粒相匹配即可，在本发明的一种优选实施方式中，上述多孔SiC预制体中，所使用的Al₂O₃颗粒的粒度D50为0.1μm-2μm。将Al₂O₃颗粒的粒度D50限定在上述范围内，有利于使得Al₂O₃颗粒均匀的分散在SiC颗粒混合物中，以降低Al₂O₃颗粒对所制备的多孔SiC预制体的气孔的体积分数和导热性能的影响，并获得抗弯强度较为均匀的多孔SiC预制体。

在本发明中对于Al₂O₃颗粒的纯度并没有特殊的要求，然而为了避免引入不必要的杂质，影响所准备的多孔SiC预制体的质量，优选所使用的Al₂O₃颗粒的纯度不低于99％。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体参照现有技术中的常规方法制备即可。在本发明的一种优选实施方式中，一种多孔SiC预制体的制备方法，包括以下步骤：将100重量份的SiC颗粒混合物、0.1-5重量份的Na₂SiO₃、0.1-5重量份的Al₂O₃颗粒与粘结剂、可选的固化剂、可选的辅助剂以及可选的溶剂混合，得到原料混合物；将原料混合物干压成型，得到预制体生坯；将预制体生坯加热至第一温度，保温进行脱胶处理，再加热至第二温度，得到多孔SiC预制体，其中，SiC颗粒混合物中含有三组不同粒度D50范围的SiC颗粒，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍；第一温度大于等于使粘结剂挥发的温度，小于使Na₂SiO₃熔化的温度，第二温度大于等于使Na₂SiO₃熔化的温度。

本发明所提供的上述制备方法中，在制备形成预制体生坯后，先通过将预制体生坯加热至在使粘结剂蒸发的第一温度，在保持预制体生坯定形的基础上，脱胶处理蒸发生坯中的粘结剂然后再将脱除粘结剂的预制体生坯加热至使Na₂SiO₃熔化的第二温度，使得预制体生坯中的Na₂SiO₃熔化，以更好的将多孔SiC预制体中各种颗粒连接在一起，进而有利于在提高气孔的体积分数的同时，提高所制备的多孔SiC预制体的抗弯强度。

另外，在本发明中所提供的上述方法中，通过同时混合三组不同粒度D50范围的SiC颗粒，一方面有利于使原料颗粒间的空隙填充的更为紧凑，使得原料分散的更为均匀，另一方面有利于提高SiC颗粒的比表面积与体积的比值，以降低混料过程中SiC细颗粒团聚现象的产生，进而使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀。

在本发明上述方法中，对于所使用的粘结剂并没有特殊要求，只要具有一定的粘性，且挥发温度低于Na₂SiO₃熔化的温度即可。在本发明中可以使用的粘结剂，优选包括但不限于环氧树脂(EP)、酚醛树脂，糠醛树脂等中的一种或多种。在本发明中可以使用的环氧树脂包括但不限于E-51型环氧树脂、E-44型环氧树脂、F-51型环氧树脂、F-44型环氧树脂中的一种或多种在本发明中可以使用的酚醛树脂包括但不限于2130型酚醛树脂、2124型酚醛树脂、2127型酚醛树脂以及改性酚醛树脂中的一种或多种。这些粘结剂具有很强粘结力，干压成型后，还可对生坯进行加工，并且在排胶阶段易于除去的特点。

在本发明上述方法中，为了提高原料的加工性能，还可以加入适量的辅助剂，优选辅助剂的用量为SiC颗粒混合物重量的0.1％-10％。在本发明中可以使用的辅助剂包括但不限于PVB、PVA，乙基纤维素和羟甲基纤维素中的一种或多种。

在本发明的一种优选实施方式中，上述方法中的固化剂是伴随着固化性树脂(粘结剂)添加的，固化剂的添加有利于促进固化型树脂的固化。在本发明中可以使用的固化剂包括但不限于为脂肪族多胺，叔胺、咪唑类、三氟化硼络合物、酸酐、双氰胺、有机酸、中的一种或多种。其中，当粘结剂为环氧树脂时，固化剂优选为双氰胺(DICY)、路易斯酸-胺络合物、咪唑、二甲基咪唑中的一种或多种；当粘结剂为酚醛树脂时，固化剂优选为对甲苯磺酸、乌洛托品中的一种或多种；当粘结剂为糠醛树脂时，固化剂优选为对甲苯磺酸。

在本发明上述方法中，可以使用的溶剂包括但不限于水、C₁-C₁₂的醇、C₃-C₁₂的酮、C₆-C₁₂的芳烃、C₁-C₁₂的卤代烷烃和C₂-C₁₂的卤代烯烃中的一种或两种以上。具体地，上述溶剂可以为水、甲醇、无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、丙酮、2-正戊酮、2-正丁酮、3-甲基-2-戊酮、2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、2,5-己二酮、1,3-环己二酮、甲苯、二甲苯和三氯乙烯中的一种或多种。

在本发明中对于多孔SiC预制体的原料进行混合，得到原料混合物的步骤并没有特殊的要求，在本发明的一种优选实施方式中，上述步骤包括：将SiC颗粒混合物、Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒干混0.5-10h，得到混合物A；将粘结剂、可选的固化剂、可选的辅助剂和可选的溶剂，混合0.5-2h，得到混合物B，将混合物B加入到混合物A，再补充混合物A和混合物B总重量5wt％-15wt％的溶剂进行湿混0.5-10h，得到原料混合物。优选粘结剂的用量为SiC颗粒混合物重量的0wt％-10wt％，更优选为0.1wt％-10wt％，固化剂的用量为粘结剂用量的0wt％-10wt％，更优选为1wt％-10wt％，溶剂的用量为SiC颗粒混合物重量的0.1wt％-10wt％，辅助剂的用量为SiC颗粒混合物重量的0.1wt％-10wt％。

在本发明中，通过采用这种先将SiC颗粒混合物、Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒进行干混，在不含液体的情况下，使得SiC颗粒混合物、Na₂SiO₃和Al₂O₃颗粒依照粒度D50间的差异进行混合，形成小颗粒填充大颗粒间隙的形态，有利于使得这三者分散的更为均匀。将粘结剂、固化剂、辅助剂及溶剂进行预混，有利于将辅助剂更好的分散在液体混合物中，然后再将混合物B加入到混合物A中，使得混合物B和混合物A混合，形成分散的更为均匀原料混合物，以获得性能稳定均衡的多孔SiC预制体。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体的制备方法中，优选在得到原料混合物的步骤中，SiC颗粒混合物按照重量百分含量计包括：10％-40％的上述第一组SiC颗粒，10％-40％的上述第二组SiC颗粒以及20％-80％的上述第三组SiC颗粒。通过三组具有不同粒度D50范围的SiC颗粒按照上述比例混合，能够更好的调整SiC颗粒的比表面积与体积的比值，进而使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀。

更为优选地，上述SiC颗粒混合物中，第一组SiC颗粒的粒度D50为0.1μm-10μm；第二组SiC颗粒的粒度D50为20μm-60μm；第三组SiC颗粒的粒度D50为150μm-180μm。将三组SiC颗粒的粒度D50控制在上述粒度D50范围内，更有利于使原料颗粒间的空隙填充的更为紧凑，使得原料分散的更为均匀，进而使得所制备的多孔SiC预制体的气孔分布的更为均匀，气孔的体积分数更高。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体的制备方法中，优选在得到原料混合物的步骤中，所添加的Al₂O₃颗粒的粒度D50为0.1μm-2μm，将Al₂O₃颗粒的粒度D50限定在上述范围内，更有利于使得Al₂O₃颗粒均匀的分散在SiC颗粒中，以降低Al₂O₃颗粒对所制备的多孔SiC预制体的气孔的体积分数和导热性能的影响，并获得抗弯强度较高的多孔SiC预制体。

在本发明中对于Al₂O₃颗粒的纯度并没有特殊的要求，然而为了避免引入不必要的杂质，影响所准备的多孔SiC预制体的质量，优选所添加的Al₂O₃颗粒的纯度不低于99％。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体的制备方法中，在将原料混合物干压成型的步骤前还包括：将原料混合物烘干(例如使用烘箱)或风干(例如使用风箱)的步骤，通过对原料混合物烘干或风干以降低原料混合物中的水分含量，有利于为后续干压成型步骤的进行提供便利，降低能耗。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体的制备方法中，干压成型的步骤中成型压强为30-200MPa，成型时间为0.5-2min。在本发明中对原料混合物进行干压成型所采用的成型压强和成型时间并不限于上述范围。采用上述成型压强和成型时间有利于在节能的同时，保证所成型的预制体生坯完整的同时，形成所需形状。

本发明所提供的上述多孔SiC预制体的制备方法，第一温度为500-700℃，优选将预制体生坯以0.2-2℃/min的升温速度升温至第一温度，并在第一温度下保温1-3h。第二温度为1050-1150℃，优选将第一温度以0.5-5℃/min的升温速度升温至第二温度。

在本发明中对于预制体进行升温加热的步骤中，升温速率、第一温度和第二温度均不限于上述范围，将这些工艺参数限定在上述范围内，有利于在第一升温阶段逐渐释放溶剂和粘结剂，以形成结构稳定，体积分数较高的多孔SiC预制体，同时，有利于在第二升温阶段使得相邻Na₂SiO₃之间形成连接，进而在多孔SiC预制体形成网络结构，以提高所制备的多孔SiC预制体的抗弯强度。

在本发明中还提供了一种陶瓷金属复合材料。这种陶瓷金属复合材料包括多孔陶瓷材料基体，以及填充于多孔陶瓷基体的空隙内的金属材料，该多孔陶瓷材料基体为本发明上述的多孔SiC预制体，或者为由本发明上述所提供的方法制备得到的多孔SiC预制体。本发明所提供的这种陶瓷金属复合材料不但符合电子封装材料对膨胀系数和热导率均要求，而且因为使用本发明上述多孔SiC预制体，能承受较高压铝液冲击，为制作陶瓷金属复合材料提供更大的工艺变更空间。

在本发明中制备上述陶瓷金属复合材料采用本领域的常规方法即可，例如可以采用SiC预制体—金属液无压渗透法、气压压力浸渗、压铸法也可以根据需要选择其他工艺方法，以适应于工业生产的要求。

优选地，在上述陶瓷金属复合材料中，金属材料采用本领域常见的用于制作陶瓷金属复合制品的金属材料，优选地，金属材料选自但不限于Al、Cu、Fe、Ni、Mg中的一种或者Al、Cu、Fe、Ni、Mg的合金中的一种。更优选地，所述金属材料选自Al或Al合金，所述的Al合金的成分可以为Mg3-10wt％、Si5-20wt％，余量为Al。

以下将结合实施例1-7、以及对比例1-7进一步说明本发明的有益效果。

一、多孔SiC预制体的制备

实施例1至5

(1)原料配比：如表1所示：

表1

(2)多孔SiC预制体的制备方法：

将第一组SiC颗粒、第二组SiC颗粒、第三组SiC颗粒、Na₂SiO₃、Al₂O₃颗粒进行干混2h，得到混合物A；

将粘结剂、固化剂，辅助剂与溶剂(一次用量)混合，混合时间1h，得到混合物B；

将混合物B加入到混合物A，再补充溶剂(二次用量)进行湿混5h，得到原料混合物。

将原料混合物在烘箱(40℃)中烘干30min，将烘干后的原料混合物在干压模具中成型，压强为100MPa，成型保压时间为120秒，得到预制体生坯；

将预制体生坯以1℃/min的一次升温速度升温至600℃(第一温度)，保温1h；再以5℃/min的二次升温速度升温至1100℃(第二温度)，得到多孔SiC预制体。

对比例1-5

对比例1-5中多孔SiC预制体的原料配比和制备方法：参照实施例1，其中，区别如表2所示。

表2

对比例号	区别
		1	混合物A中没有添加Al₂O₃
2	混合物A中没有添加Na₂SiO₃
		3	混合物A中没有添加Na₂SiO₃和Al₂O₃
4	混合物A中添加了6gNa₂SiO₃和6gAl₂O₃
		5	混合物A中SiC颗粒不分组，粒径范围78-82μm(D50为80μm)

实施例6-7

(1)原料配比：同实施例1.

(2)多孔SiC预制体的制备方法：参照实施例1，其中各步骤参数如表3所示。

对比例6-7

(1)原料配比：同实施例1.

(2)多孔SiC预制体的制备方法：同实施例1，其中各步骤参数如表3所示。

表3

二、对实施例1-7、以及对比例1-7所制备的多孔SiC预制体进行测试。

2.1制备以陶瓷金属复合材料为封装材料的电子设备。

采用实施例1-7和对比例1-7所制备的多孔SiC预制体，依照CN1498878A(申请号02139732.5)中所提供的压力铸造法制备陶瓷金属复合材料，其中，预制体和铝液温度800℃，渗铝压力60MPa。模具温度250℃。

2.2、测试项目及方法：

(1)抗弯强度：采用三点折弯法测量抗弯强度，跨距40mm。

(2)气孔的体积分数：可利用现有的排水法进行测试。

公式为：气孔的体积分数＝碳化硅颗粒的总体积/预制体的总体积×100％。

具体的操作过程为：先将预制体在去离子水中煮30min，使去离子水完全充满到预制体的空隙中，然后用阿基米德排水法测碳化硅颗粒总体积。然后将样品(100℃，30min)烘干，将样品放入熔融的石蜡中，用石蜡堵住预制体中的空隙，用棉布将预制体表面的石蜡擦拭干净，再用阿基米德排水法测预制体的总体积。将两个数据代入公式计算，可得体积分数。

(3)膨胀系数：采用热机械分析法测定，印制板用绝缘基材的玻璃化转变温度和热膨胀系数温度RT～150℃。

(4)热导率：测试设备：导热系数测试仪；参考标准：ASTME1461-2001闪光法测定固定导热性的标准试验方法。

2.3、测试结果如下：如表4所示。

表4.实施例1-7、以及对比例1-7所制备的多孔SiC预制体测试结果

由上述表1中数据，与对比例1至7相比，本发明实施例1至7所制备的多孔SiC预制体能够在保证体积分数适中的情况下，获得更好的抗弯强度。而且，由实施例1至7所制备的多孔SiC预制体作为多孔陶瓷材料基体制作的陶瓷金属复合材料，相比于Al(6061)或Kovar合金，具有与Si材料更接近的膨胀系数，更适用于电池线路板的安装使用要求。

由此可见，本发明多孔SiC预制体中，通过在多孔SiC预制体的原料中引入Na₂SiO₃粉末和Al₂O₃颗粒，使SiC颗粒与Al₂O₃颗粒和Na₂SiO₃协同配合提高了多孔SiC预制体的抗弯强度，解决了因现有多孔SiC预制体抗弯强度较差，对陶瓷金属复合材料的制备工艺所造成的局限性。同时，通过严格控制Na₂SiO₃粉末和Al₂O₃颗粒的加入比例，使得所制备的多孔SiC预制体满足电池线路板对多孔SiC预制体的体积分数与导热性能的要求，以适应使用要求。

以上结合详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种多孔SiC预制体，其特征在于，所述多孔SiC预制体按重量份计包含：100份的SiC颗粒混合物、0.1-5份的Al₂O₃颗粒和0.1-5份的Na₂SiO₃，所述SiC颗粒混合物中含有粒度D50不同的三组SiC颗粒，其中，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍。

2.根据权利要求1所述的多孔SiC预制体，其中，所述SiC颗粒混合物按照重量百分含量计包括：10％-40％的所述第一组SiC颗粒，10％-40％的所述第二组SiC颗粒以及20％-80％的所述第三组SiC颗粒，

优选地，所述第一组SiC颗粒的粒度D50为0.1μm-10μm；所述第二组SiC颗粒的粒度D50为20μm-60μm；所述第三组SiC颗粒的粒度D50为150μm-180μm。

3.根据权利要求1或2所述的多孔SiC预制体，其中，所述Al₂O₃颗粒的粒度D50为0.1μm-2μm，优选所述Al₂O₃颗粒的纯度不低于99％。

4.一种多孔SiC预制体的制备方法，其特征在于，所述多孔SiC预制体的制备方法包括以下步骤：

将100重量份的SiC颗粒混合物、0.1-5重量份的Na₂SiO₃、0.1-5重量份的Al₂O₃颗粒与粘结剂、可选的固化剂、可选的辅助剂以及可选的溶剂混合，得到原料混合物；

将所述原料混合物干压成型，得到预制体生坯；

将所述预制体生坯加热至第一温度，保温进行脱胶处理，再加热至第二温度，得到所述多孔SiC预制体，

其中，所述SiC颗粒混合物中含有三组不同粒度D50范围的SiC颗粒，第二组SiC颗粒的粒度D50为第一组SiC颗粒粒度D50的2-600倍，第三组SiC颗粒的粒度D50为第二组SiC颗粒粒度D50的2.5-6倍；

所述第一温度大于等于使所述粘结剂挥发的温度，小于使Na₂SiO₃熔化的温度，所述第二温度大于等于使Na₂SiO₃熔化的温度。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述得到原料混合物的步骤包括：

将所述SiC颗粒混合物、所述Na₂SiO₃和所述Al₂O₃颗粒干混0.5-10h，得到混合物A；

将所述粘结剂、可选的所述固化剂、可选的所述辅助剂与可选的所述溶剂混合0.5-2h，得到混合物B；

将所述混合物B加入到所述混合物A，再补充所述混合物A和所述混合物B总重量5％-15％的所述溶剂，湿混0.5-10h，得到所述原料混合物；

优选所述粘结剂的用量为所述SiC颗粒混合物重量的0.1wt％-10wt％，所述固化剂的用量为粘结剂重量的0wt％-10wt％，所述溶剂的用量为所述SiC颗粒混合物重量的0wt％-10wt％，所述辅助剂的用量为所述SiC颗粒混合物重量的0wt％-10wt％。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，SiC颗粒混合物按照重量百分含量计包括：10％-40％的所述第一组SiC颗粒，10％-40％的所述第二组SiC颗粒以及20％-80％的所述第三组SiC颗粒，

7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述Al₂O₃颗粒的粒度D50为0.1μm-2μm，优选所述Al₂O₃颗粒纯度不低于99％。

8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，在将所述原料混合物干压成型的步骤前还包括：将所述原料混合物烘干或风干的步骤。

9.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述干压成型的步骤中，成型压强为30-200MPa，成型时间为0.5-2min。

10.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，

所述第一温度为500-700℃，优选将所述预制体生坯以0.2-2℃/min的升温速度升温至所述第一温度，并在所述第一温度下保温1-3h；

所述第二温度为1050-1150℃，优选将所述第一温度以0.5-5℃/min的升温速度升温至所述第二温度。

11.一种陶瓷金属复合材料，包括多孔陶瓷材料基体，以及填充于多孔陶瓷基体的空隙内的金属材料，其特征在于，多孔陶瓷材料基体为权利要求1至3中任一项所述的多孔SiC预制体，或者为由权利要求4至10中任一项所述的方法制备得到的多孔SiC预制体。