[发明专利]一种陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别是涉及一种高强度陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料具有密度低、比强度高、耐高温以及高温下化学性质稳定等优点，因而在航空、航天、冶金和石化等领域得到广泛应用。且由于单一材料本身的限制，要满足多种苛刻条件，必须通过材料的复合才能满足多元的需求。因此陶瓷复合材料具有强度和韧性的双重优势。碳化硅陶瓷具有硬度高，耐强温、耐氧化、耐腐蚀，高温强度高，分解温度高，化学稳定性好，抗热震性好，热导率高，热膨胀系数低等优点，在诸多领域有广泛的应用，尤其是碳化硅陶瓷所具有的优良的热力学性能使其在热交换器、蓄热燃烧等对热性能要求较高的场合具有广阔的应用前景。氮化铝是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，具有优良的热传导性，无毒，并且与碳化硅在原子尺寸、分子量、密度以及晶体结构相似，因而引起了不少研究者的关注。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种陶瓷复合材料；

本发明的目的之二在于提出一种陶瓷复合材料的制备方法；

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷复合材料，所述陶瓷复合材料按重量百分比由如下组分构成：SiC：23~38%，AlN：5~22%，WC：22~32%，SrTiO₃：6~12%，SiO₂：4.2~8.2%，Al₂O₃：5.1~6.8%，La₂O₃：3.8~4.8%，MgO：4.2~5.8%；

所述陶瓷复合材料中SiC相的平均粒径为0.5~0.8μm，AlN 相的平均粒径为0.6~0.98μm，WC相的平均粒径为0.2~0.68μm，SrTiO₃相的平均粒径为0.5~1.2μm，SiO₂相和Al₂O₃相的平均粒径均为1.1~1.6μm，La₂O₃相和MgO相的平均粒径均为0.8~1.8μm；

所述陶瓷复合材料中，SrTiO₃弥散分布于SiC和AlN颗粒中构成第一主相，SiO₂、Al₂O₃、La₂O₃以及MgO构成的混合相与WC弥散分布构成第二主相，第一主相和第二主相在整个复合材料中均匀分布。

作为优选，所述第一主相的平均粒径为80~120μm，所述第二主相的平均粒径为130~220μm。

作为优选，所述的SrTiO₃采用SrO和TiO₂煅烧制得。

作为优选，所述陶瓷复合材料按重量百分比由如下组分构成：SiC：32%，AlN：16%，WC：28%，SrTiO₃：9%，SiO₂：5.8%，Al₂O₃：5.9%，La₂O₃：3.9%，MgO：4.6%；所述陶瓷复合材料中SiC相的平均粒径为0.66μm，AlN 相的平均粒径为0.82μm，WC相的平均粒径为0.43μm，SrTiO₃相的平均粒径为0.96μm，SiO₂相和Al₂O₃相的平均粒径均为1.42μm，La₂O₃相和MgO相的平均粒径均为0.92μm。

作为优选，所述第一主相与第二主相的体积比为（6:4）~（8:2）；

陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a）按照所需陶瓷复合材料的比例称取各原料；

b）粉碎SrTiO₃、SiC和AlN颗粒至所需颗粒粒径；

c）混合煅烧SrTiO₃、SiC和AlN颗粒；

d）热等静压步骤c）得到的煅烧产物，温度为1250~1280℃，压强为200~280MPa；

e）烧结步骤d）得到的热等静压产物；

f）粉碎SiO₂、Al₂O₃、La₂O₃、MgO与WC颗粒至所需颗粒粒径；