CN110981491A - 一种重结晶碳化硅材料及其制备方法 - Google Patents

一种重结晶碳化硅材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重结晶碳化硅材料及其制备方法，属于材料领域。包括碳化硅微粉70‑90份、氧化铝1‑10份、氧化钇2‑5份、氧化镧1‑5份、聚硼硅氧烷1‑10份。制备方法为将碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料研磨，再加入聚硼硅氧烷混合，高温烧结得到。本发明提高了材料的耐高温性能和抗冲击能力，提升了断裂强度，大大增强了重结晶碳化硅材料的韧性。

Description

一种重结晶碳化硅材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种重结晶碳化硅材料及其制备方法。
背景技术
重结晶碳化硅制品具有高温强度高、导热好、蓄热小、使用寿命长等优异性能，广泛应用于陶瓷、石油化工、航空航天等工业部门。用于制作陶瓷窑具(辊棒，横梁，棚板，高温烧嘴等)，其中最典型的用途是作为各种工业窑炉的高温窑具，特别适合在1500℃以上高温条件下使用，采用RSIC窑具可明显提高装填效率。重结晶碳化硅也称作再结晶碳化硅，它以高纯超细碳化硅为原料，碳化硅在2400℃高温及一定压力的气氛保护下，发生蒸发-凝聚再结晶作用，在颗粒接触处发生颗粒共生形成的烧结体；其基本不收缩，但具有一定数量孔隙。现有的重结晶碳化硅虽然能够耐高温，但是由于重结晶结构的性质，因此脆性高，在使用过程中容易损坏材料。
发明内容
为了解决现有重结晶碳化硅脆性问题，本发明提出了一种耐高温、韧性高的重结晶碳化硅材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉70-90份、氧化铝1-10份、氧化钇2-5份、氧化镧1-5份、聚硼硅氧烷1-10份。
进一步的，所述重结晶碳化硅材料包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉80-90份、氧化铝2-8份、氧化钇1-2份、氧化镧1-2份、聚硼硅氧烷5-10份。
进一步的，所述重结晶碳化硅材料包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉85-90份、氧化铝3-6份、氧化钇1-2份、氧化镧1-2份、聚硼硅氧烷8-10份。
进一步的，所述重结晶碳化硅材料包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉88份、氧化铝5份、氧化钇1.5份、氧化镧1.5份、聚硼硅氧烷9份。
本发明还公开了一种重结晶碳化硅材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500-600目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
进一步的，步骤(4)中所述烧结的温度为1750-1850℃；烧结时间为2-4h。
本发明重结晶碳化硅材料及其制备方法，其益效果在于：
(1)本发明加入材料中加入了氧化铝、氧化钇和氧化镧，并通过碳化硅微粉混合研磨改性，能够有效降低重结晶碳化硅中的团聚现象；使碳化硅分散均匀，同时通过氧化铝、氧化钇和氧化镧穿插在碳化硅分子之间，形成了分子桥梁，提高了材料的韧性。
(2)本发明中加入了聚硼硅氧烷，能够有效降低重结晶烧结的温度，节省能耗；同时添加聚硼硅氧烷还具有阻燃效果，进一步提高了材料的耐高温性能，在将材料作为锂电池材料中的匣钵时，大大提高了使用寿命。
(3)本发明在制备方法中，在氮气的保护下进行烧结，能够使碳化硅微粒形成重结晶碳化硅；提高了材料的抗冲击能力，提升了断裂强度，大大增强了重结晶碳化硅材料的韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。
实施例1
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉70份、氧化铝1份、氧化钇2份、氧化镧1份、聚硼硅氧烷1份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1750℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例2
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉90份、氧化铝10份、氧化钇5份、氧化镧5份、聚硼硅氧烷10份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1850℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例3
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉75份、氧化铝8份、氧化钇4份、氧化镧4份、聚硼硅氧烷8份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1800℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例4
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉80份、氧化铝2份、氧化钇3份、氧化镧3份、聚硼硅氧烷5份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1800℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例5
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉85份、氧化铝3份、氧化钇2份、氧化镧2份、聚硼硅氧烷8份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1850℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例6
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉85份、氧化铝6份、氧化钇2份、氧化镧2份、聚硼硅氧烷9份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1800℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
实施例7
一种重结晶碳化硅材料，包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉88份、氧化铝5份、氧化钇1.5份、氧化镧1.5份、聚硼硅氧烷9份。
本实施例中重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结，烧结温度为1800℃；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
以实施例7为例，对实施例7进行数据检测，得到的数据如表1所示；
表1
Figure BDA0002327551080000051
Figure BDA0002327551080000061
从上表1可以看出，采用本发明得到的重结晶碳化硅材料，其韧性大大提高，抗断裂强度也明显增强。且抗热震次数明显在增多，大大改善了重结晶碳化硅的脆性，拓宽了材料的应用。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种重结晶碳化硅材料，其特征在于：包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉70-90份、氧化铝1-10份、氧化钇2-5份、氧化镧1-5份、聚硼硅氧烷1-10份。
2.根据权利要求1所述重结晶碳化硅材料，其特征在于：包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉80-90份、氧化铝2-8份、氧化钇1-2份、氧化镧1-2份、聚硼硅氧烷5-10份。
3.根据权利要求1所述重结晶碳化硅材料，其特征在于：包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉85-90份、氧化铝3-6份、氧化钇1-2份、氧化镧1-2份、聚硼硅氧烷8-10份。
4.根据权利要求1所述重结晶碳化硅材料，其特征在于：包括如下组分，按重量份计为：碳化硅微粉88份、氧化铝5份、氧化钇1.5份、氧化镧1.5份、聚硼硅氧烷9份。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述重结晶碳化硅材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将重量份的碳化硅微粉、氧化铝、氧化钇和氧化镧充分混合后，加入水制成浆料；
(2)将步骤(1)中的浆料放入球磨机中研磨，研磨至粒径为500-600目，得到研磨浆；
(3)将聚硼硅氧烷加入至研磨浆中充分混合，在模具中成型，并采用真空负压析出多余的水分，使水分保持在20-30％，成样坯；
(4)将样坯在放入烧结炉中，在氮气保护下高温烧结；冷却至室温，得到重结晶碳化硅材料。
6.根据权利要求5所述结晶碳化硅板的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述烧结的温度为1750-1850℃；烧结时间为2-4h。
CN201911322568.4A 2019-12-20 2019-12-20 一种重结晶碳化硅材料及其制备方法 Pending CN110981491A (zh)

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