CN109721365A - 一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料及其加工工艺，该复合陶瓷材料包括以下组分：碳化硅粉末、粘结剂、晶须和分散剂，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：混合料的制备；造粒粉末的制备；基于碳化硅的复合陶瓷坯体的制备；干燥；烧结，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料；本发明由于使用了两类分散剂混合得到的复合分散剂，更好的解决了晶须的团聚问题，使得晶须在混合料中分散更加均匀，从而提高复合陶瓷材料的各项性能；该复合陶瓷材料的加工工艺，依靠球磨混合和分散剂的作用，避免了晶须团聚，对混合料进行喷雾干燥，避免了混合料的团聚和沉降分离，有利于复合陶瓷材料性能的提升。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料及其加工工艺。
背景技术
碳化硅陶瓷作为一种典型的共价键结合的陶瓷材料，具有高温强度大、高温蠕变小、硬度高、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高热导率和高电导率以及热稳定性好的特点，在机械、化工、能源和军工等高技术领域得到了大量应用。
如申请号为CN200310107762.3的中国发明专利公开了液相烧结复合碳化物陶瓷材料及其陶瓷制品的制造方法，该方法由下列原料按重量百分比混合而成：碳化硅粉体占2-92%、碳化硼粉体占2-92%、Al-Y系添加剂占5-25%、CeO2或La2O3占0.5-3.0%。本发明按常规方法将复合碳化物陶瓷材料进行混料、制粉和成型；然后，将粉末压胚置于真空烧结炉中，先抽真空，再用氩气冲洗三次，升温烧结，升温速率为5-10℃/min，升温到1700-2000℃后，保温150-500min，烧结在真空或流动的氩气中进行。但是采用这种方法制备的碳化硅基复合陶瓷材料中，相与相之间分布不均匀，导致碳化硅基复合陶瓷材料的性能不稳定、硬度低、室温强度相对较低、断裂韧性较差，一定程度上降低了其可加工性和应用可靠性，因此制备同时具有较高强度和断裂韧性的碳化硅基复合陶瓷一直是碳化硅陶瓷研究的主要发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末60-80份、粘结剂10-30份、晶须3-8份和分散剂0.5-1份，碳化硅粉末的粒度为0.5-10μm。
作为优化，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:8-12。
作为优化，晶须为氮化硅晶须、氮化硼晶须、硼酸盐晶须、二氧化硅晶须或氧化铝晶须中的任意一种，晶须的直径为0.05-3μm，长径比为5-30。
作为优化，粘结剂为环氧树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的任意一种。
晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径小于3μm，长度约为几十微米，因其具有细小组织结构、缺陷少，故具有很高的强度和模量，将晶须用于基于碳化硅的复合陶瓷材料中，能够显著改善复合陶瓷材料的各项性能。但是，在制备含有晶须的复合陶瓷材料的过程中，在表面力和静电引力的作用下，晶须会发生严重的团聚和缠结，从而影响复合陶瓷材料的整体性能，为了解决晶须团聚的问题，在原料中加入了分散剂，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，其中，六偏磷酸钠为无机电解质类分散剂，聚丙烯酰胺为非离子型分散剂，无机电解质类分散剂六偏磷酸钠吸附在晶须的表面，能够显著提高晶须表面电位的绝对值，从而产生强大的双电层静电斥力作用，晶须相互之间的斥力增大，使晶须达到稳定分散的状态；非离子型分散剂聚丙烯酰胺吸附在晶须表面，形成一定厚度的吸附层，有效地阻止了晶须之间的聚合，该吸附层利用其空间位阻排斥力的作用，防止晶须碰撞聚集，达到分散效果；无机电解质类分散剂六偏磷酸钠和非离子型分散剂聚丙烯酰胺混合使用，两者共同作用，对晶须既具有静电稳定机制，又具有空间位阻稳定机制，从而使晶须达到很好的分散效果。
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）混合料的制备；
（2）造粒粉末的制备；
（3）基于碳化硅的复合陶瓷坯体的制备；
（4）将步骤（3）所得的坯体进行干燥；
（5）将步骤（4）所得的坯体进行烧结，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
作为优化，一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末、晶须和分散剂先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，湿法球磨，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入粘结剂，搅拌混合均匀，过筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，进行干压成型，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于干燥箱中干燥；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，进行烧结，自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
作为优化，一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末60-80份、晶须3-8份和分散剂0.5-1份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，湿法球磨18-24h，得混合料；依靠球磨混合和分散剂的作用，使碳化硅粉末、晶须和分散剂均匀混合，避免了晶须团聚，得到稳定分散的混合料；晶须的量太少，复合陶瓷材料的强度韧性提高很少，晶须的量太大，复合陶瓷材料的硬度虽然继续升高，但强度和韧性反而下降，所以晶须的量为3-8份时较为适宜；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入粘结剂10-30份，搅拌混合均匀，过120-180目的筛，得造粒粉末；对混合料进行喷雾干燥，将稳定分散的混合料直接喷雾到热空气中，在短时间内干燥，避免了混合料的团聚和沉降分离，保持了混合料的均匀性；粘结剂的作用是使各原料混合均匀后，成型更好；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在15-30MPa压力下进行干压成型，保压3-8min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于80-120℃的真空干燥箱中干燥10-20h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。热压烧结技术，工艺简单，成本低，更能适应工业化生产。
作为优化，步骤（5）中热压烧结条件为：以15-25℃/min升温至1300-1600℃，保温5-35min，然后以5-8℃/min升温至1800-2000℃，保温20-60min。
作为优化，步骤（1）中预混合料与酒精的质量比为1:0.9-1.3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是本发明一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，将晶须应用于该复合陶瓷材料中，但是，在表面力和静电引力的作用下，晶须容易发生团聚，从而影响复合陶瓷材料的整体性能，为了解决晶须团聚的问题，本发明使用了无机电解质类分散剂六偏磷酸钠和非离子型分散剂聚丙烯酰胺组成的复合分散剂，两者共同作用，对晶须既具有静电稳定机制，又具有空间位阻稳定机制，从而使晶须达到很好的分散效果，该复合陶瓷材料的各项性能也均得到显著提高；
二是本发明一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，依靠球磨混合和分散剂的作用，使碳化硅粉末、晶须和分散剂均匀混合，避免了晶须团聚，得到稳定分散的混合料；对混合料进行喷雾干燥，将稳定分散的混合料直接喷雾到热空气中，在短时间内干燥，避免了混合料的团聚和沉降分离，保持了混合料的均匀性；该加工工艺简单，成本低，更能适应工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末60份、环氧树脂10份、氮化硅晶须3份和分散剂0.5份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:8，碳化硅粉末的粒度为0.5μm，氮化硅晶须的直径为0.05μm，长径比为5。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末60份、氮化硅晶须3份和分散剂0.5份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:0.9，湿法球磨18h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入环氧树脂10份，搅拌混合均匀，过120目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在15MPa压力下进行干压成型，保压3min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于80℃的真空干燥箱中干燥10h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以15℃/min升温至1300℃，保温5min，然后以5℃/min升温至1800℃，保温20min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
实施例2：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末65份、聚偏氟乙烯15份、氮化硼晶须4份和分散剂0.6份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:9，碳化硅粉末的粒度为1μm，氮化硼晶须的直径为0.08μm，长径比为10。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末65份、氮化硼晶须4份和分散剂0.6份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1，湿法球磨19h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚偏氟乙烯15份，搅拌混合均匀，过150目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在17MPa压力下进行干压成型，保压4min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于85℃的真空干燥箱中干燥12h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以17℃/min升温至1350℃，保温10min，然后以5.5℃/min升温至1850℃，保温25min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
实施例3：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末70份、聚四氟乙烯20份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:10，碳化硅粉末的粒度为5μm，硼酸盐晶须的直径为1μm，长径比为17。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末70份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.1，湿法球磨21h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚四氟乙烯20份，搅拌混合均匀，过150目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在22.5MPa压力下进行干压成型，保压5.5min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于100℃的真空干燥箱中干燥15h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以20℃/min升温至1450℃，保温20min，然后以6.5℃/min升温至1900℃，保温40min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
实施例4：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末75份、聚乙烯醇25份、二氧化硅晶须7份和分散剂0.8份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:11，碳化硅粉末的粒度为9μm，二氧化硅晶须的直径为2μm，长径比为28。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末75份、二氧化硅晶须7份和分散剂0.8份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.2，湿法球磨23h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚乙烯醇25份，搅拌混合均匀，过175目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在28MPa压力下进行干压成型，保压7min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于110℃的真空干燥箱中干燥18h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以23℃/min升温至1550℃，保温32min，然后以7℃/min升温至1950℃，保温55min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
实施例5：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末80份、羧甲基纤维素钠30份、氧化铝晶须8份和分散剂1份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，所述混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:12，碳化硅粉末的粒度为10μm，氧化铝晶须的直径为3μm，长径比为30。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末80份、氧化铝晶须8份和分散剂1份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.3，湿法球磨24h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入羧甲基纤维素钠30份，搅拌混合均匀，过180目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在30MPa压力下进行干压成型，保压8min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于120℃的真空干燥箱中干燥20h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以25℃/min升温至1600℃，保温35min，然后以8℃/min升温至2000℃，保温60min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
对比例1：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末70份、聚四氟乙烯20份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份，分散剂为六偏磷酸钠，碳化硅粉末的粒度为5μm，硼酸盐晶须的直径为1μm，长径比为17。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末70份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.1，湿法球磨21h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚四氟乙烯20份，搅拌混合均匀，过150目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在22.5MPa压力下进行干压成型，保压5.5min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于100℃的真空干燥箱中干燥15h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以20℃/min升温至1450℃，保温20min，然后以6.5℃/min升温至1900℃，保温40min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
对比例1与实施例3的区别在于，分散剂为六偏磷酸钠。
对比例2：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末70份、聚四氟乙烯20份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份，分散剂为聚丙烯酰胺，碳化硅粉末的粒度为5μm，硼酸盐晶须的直径为1μm，长径比为17。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末70份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.1，湿法球磨21h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚四氟乙烯20份，搅拌混合均匀，过150目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在22.5MPa压力下进行干压成型，保压5.5min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于100℃的真空干燥箱中干燥15h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以20℃/min升温至1450℃，保温20min，然后以6.5℃/min升温至1900℃，保温40min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
对比例2与实施例3的区别在于，分散剂为聚丙烯酰胺。
对比例3：
一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末70份、聚四氟乙烯20份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:10，碳化硅粉末的粒度为5μm，硼酸盐晶须的直径为1μm，长径比为17。
采用上述原料加工一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末70份、硼酸盐晶须5.5份和分散剂0.75份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，预混合料与酒精的质量比为1:1.1，湿法球磨21h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料放入100℃的烘箱中进行烘干，得混合粉末，然后向混合粉末中加入聚四氟乙烯20份，搅拌混合均匀，过150目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在22.5MPa压力下进行干压成型，保压5.5min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于100℃的真空干燥箱中干燥15h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，热压烧结条件为：以20℃/min升温至1450℃，保温20min，然后以6.5℃/min升温至1900℃，保温40min，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
对比例3与实施例3的不同之处在于，步骤（2）中将步骤（1）所得的混合料放入100℃的烘箱中进行烘干，得混合粉末。
效果例：
（1）实验样品：实施例1至5所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料和对比例1至3所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料。
（2）实验方法：体积密度采用阿基米德法测量，测量结果见表1；弯曲强度按照中华人民共和国国家标准《GB/T 6569-2006 精细陶瓷弯曲强度试验方法》进行测试，测试结果见表1；断裂韧性按照中华人民共和国国标《GB/T 23806-2009 精细陶瓷断裂韧性试验方法单边预裂纹梁（SEPB）法》进行测试，测试结果见表1；所使用的仪器为济南科盛试验机设备有限公司生产的UTM5105微机控制电子万能试验机。
表1 实验样品的性能测试结果
（3）实验结果：从表1中可以看出，本发明实施例1至5所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料的体积密度均在3.267g/cm3及以上，弯曲强度均在487MPa及以上，断裂韧性均在5.76MPa·m1/2及以上，而对比例1、对比例2和对比例3所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料的体积密度分别为3.012g/cm3、3.009g/cm3和3.023g/cm3，弯曲强度分别为354MPa、361MPa和367MPa，断裂韧性分别为4.03MPa·m1/2、4.09MPa·m1/2和4.11MPa·m1/2。
实验结果表明，本发明实施例1至5所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料与对比例1和对比例2所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料相比，本发明使用了无机电解质类分散剂六偏磷酸钠和非离子型分散剂聚丙烯酰胺组成的复合分散剂，两者共同作用，对晶须既具有静电稳定机制，又具有空间位阻稳定机制，与对比例1使用无机电解质类分散剂六偏磷酸钠和对比例2使用非离子型分散剂聚丙烯酰胺相比，本发明能够使晶须达到的分散效果更好，从而使该复合陶瓷材料的各项性能提高的更显著。
本发明实施例1至5所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料与对比例3所制得的基于碳化硅的复合陶瓷材料相比，由于对混合料采用的是喷雾干燥的方法，将稳定分散的混合料直接喷雾到热空气中，在短时间内干燥，避免了混合料的团聚和沉降分离，保持了混合料的均匀性，比将混合料用烘箱烘干更有利于复合陶瓷材料性能的提升。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，其特征在于，该复合陶瓷材料包括以下重量份数的组分：碳化硅粉末60-80份、粘结剂10-30份、晶须3-8份和分散剂0.5-1份，所述碳化硅粉末的粒度为0.5-10μm。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，其特征在于：所述分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，所述混合物中六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的质量比为1:8-12。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，其特征在于：所述晶须为氮化硅晶须、氮化硼晶须、硼酸盐晶须、二氧化硅晶须或氧化铝晶须中的任意一种，所述晶须的直径为0.05-3μm，长径比为5-30。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料，其特征在于：所述粘结剂为环氧树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的任意一种。
5.一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，其特征在于，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）混合料的制备；
（2）造粒粉末的制备；
（3）基于碳化硅的复合陶瓷坯体的制备；
（4）将步骤（3）所得的坯体进行干燥；
（5）将步骤（4）所得的坯体进行烧结，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，其特征在于，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末、晶须和分散剂先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，湿法球磨，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入粘结剂，搅拌混合均匀，过筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，进行干压成型，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于干燥箱中干燥；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，进行烧结，自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
7.根据权利要求6所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，其特征在于，该复合陶瓷材料的加工工艺包括以下步骤：
（1）称取碳化硅粉末60-80份、晶须3-8份和分散剂0.5-1份先在玛瑙研磨中手工混合，得预混合料，然后向预混合料中加入酒精，湿法球磨18-24h，得混合料；
（2）将步骤（1）所得的混合料进行喷雾干燥，得混合粉末，然后向混合粉末中加入粘结剂10-30份，搅拌混合均匀，过120-180目的筛，得造粒粉末；
（3）将步骤（2）所得的造粒粉末放入模具内，在15-30MPa压力下进行干压成型，保压3-8min，得到基于碳化硅的复合陶瓷坯体；
（4）将步骤（3）所得的坯体置于80-120℃的真空干燥箱中干燥10-20h；
（5）将步骤（4）所得的坯体置于热压烧结炉中，在真空或氩气气氛下进行烧结，然后自然冷却，得到基于碳化硅的复合陶瓷材料。
8.根据权利要求7所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，其特征在于，所述步骤（5）中热压烧结条件为：以15-25℃/min升温至1300-1600℃，保温5-35min，然后以5-8℃/min升温至1800-2000℃，保温20-60min。
9.根据权利要求7或8所述的一种基于碳化硅的新型复合陶瓷材料的加工工艺，其特征在于：所述步骤（1）中预混合料与酒精的质量比为1:0.9-1.3。
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