CN106032325A - 一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，在微米级SiC基体中加入纳米级的TiC颗粒，混合均匀后与有机粘结剂一起混炼，经注射机注射成型，脱除有机粘结剂后进入真空炉烧结得到碳化硅-碳化钛复合材料。制备的纳米复合材料获得了较高的强度、韧性、抗热震性及抗氧化性能。
Description
技术领域
本发明属于无机材料领域，特别涉及一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法。
背景技术
碳化硅陶瓷具有较低的膨胀系数、较高的热导率、较高的强度以及较高的抗热震性使其成为最重要的结构陶瓷之一。碳化硅陶瓷广泛应用于化工、冶金、机械航空航天及汽车工业中的耐高温、抗氧化及耐磨损场合，如涡轮叶片，涡轮增压器及金属切削刀具等。
但碳化硅本身的脆性限制了其应用范围，通过向碳化硅基体中加入第二相颗粒或晶须是提高碳化硅陶瓷断裂韧性的有效手段。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明提供一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法。
本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其包含以下步骤：1)混合：将微米级的碳化硅粉末和纳米碳化钛氮颗粒在磨机上混合5-8小时；2)混炼：将上述混合粉末和有机粘结剂在捏合机一起混炼1-5小时，成为流动性均匀性良好的喂料；3)注射：喂料经注射机注入设计好的模具中得到产品毛坯；4)脱脂：注射后坯体在有机溶剂中脱脂；5)烧结：脱脂后的坯体在真空炉进行烧结。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其中所述的碳化硅粉末粒度为0.5-2微米，加入量为粉末总重的的70-95％；碳化钛纳米颗粒平均粒径100纳米，占粉末总重的5-30％。
前述的碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其中所述的有机粘结剂由增塑剂、润滑剂和表面活性剂组成，其重量比为3-8：1-5：0.5-1。
本发明通过加入纳米碳化钛颗粒细化晶粒，强化了晶界强度。操作方法简单易行，制备的纳米复合材料获得了较高的强度、韧性、抗热震性及抗氧化性能。硬度2800HV，抗压强度4.5GPa，抗弯强度500MPa，断裂韧性4.6MPa.m1/2。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法其具体方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其包含以下步骤：
1.混合：将微米级的碳化硅粉末和纳米碳化钛氮颗粒在球磨机上混合5小时。
2.混炼：将上述混合粉末和有机粘结剂在捏合机一起混炼1小时，成为流动性均匀性良好的喂料。
3.注射：喂料经注射机注入设计好的模具中得到产品毛坯。
3.脱脂：注射后坯体在有机溶剂中脱脂，有机溶剂为三氯乙烯、氯仿中的一种或两种混合；溶剂脱脂后在400℃的温度条件下除去残余有机物，脱脂时间2-10小时具体视产品大小、厚度而定。
4.烧结：脱脂后的坯体在真空炉进行烧结，分段升温，烧结温度2000℃，真空或者通Ar气保护，保温时间1小时。
实施例2
一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其包含以下步骤：
1.混合：将微米级的碳化硅粉末和纳米碳化钛氮颗粒在球磨机上混合6小时。
2.混炼：将上述混合粉末和有机粘结剂在捏合机一起混炼3小时，成为流动性均匀性良好的喂料。
3.注射：喂料经注射机注入设计好的模具中得到产品毛坯。
3.脱脂：注射后坯体在有机溶剂中脱脂，有机溶剂为三氯乙烯、氯仿中的一种或两种混合；溶剂脱脂后在500℃的温度条件下除去残余有机物，脱脂时间2-10小时具体视产品大小、厚度而定。
4.烧结：脱脂后的坯体在真空炉进行烧结，分段升温，烧结温度2050℃，真空或者通Ar气保护，保温时间2小时。
实施例3
一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其包含以下步骤：
1.混合：将微米级的碳化硅粉末和纳米碳化钛氮颗粒在球磨机上混合8小时。
2.混炼：将上述混合粉末和有机粘结剂在捏合机一起混炼5小时，成为流动性均匀性良好的喂料。
3.注射：喂料经注射机注入设计好的模具中得到产品毛坯。
3.脱脂：注射后坯体在有机溶剂中脱脂，有机溶剂为三氯乙烯、氯仿中的一种或两种混合；溶剂脱脂后在600℃的温度条件下除去残余有机物，脱脂时间2-10小时具体视产品大小、厚度而定。
4.烧结：脱脂后的坯体在真空炉进行烧结，分段升温，烧结温度2100℃，真空或者通Ar气保护，保温时间3小时。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于，其包含以下步骤：
1)混合：将微米级的碳化硅粉末和纳米碳化钛氮颗粒在磨机上混合5-8小时；
2)混炼：将上述混合粉末和有机粘结剂在捏合机一起混炼1-5小时，成为流动性均匀性良好的喂料；
3)注射：喂料经注射机注入设计好的模具中得到产品毛坯；
4)脱脂：注射后坯体在有机溶剂中脱脂；
5)烧结：脱脂后的坯体在真空炉进行烧结。
2.根据权利要求1所述的碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于，其中所述的碳化硅粉末粒度为0.5-2微米，加入量为粉末总重的的70-95％；碳化钛纳米颗粒平均粒径100纳米，占粉末总重的5-30％。
3.根据权利要求1所述的碳化硅-碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于，其中所述的有机粘结剂由增塑剂、润滑剂和表面活性剂组成，其重量比为3-8：1-5：0.5-1。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112409012A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-26 | 南京工业大学 | 一种块状碳化钛-碳化硅复合气凝胶材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1135208A (zh) * | 1993-10-02 | 1996-11-06 | 塞拉西夫创新陶器工程有限公司 | 模制件 |
| CN1204308A (zh) * | 1995-11-13 | 1999-01-06 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 晶须增强陶瓷切削刀具及其组合物 |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161019 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |