[发明专利]一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料，包括(按照质量百分比计)：20～35％碳化硅、10～15％碳化硼、5～10％硼粉、10～20％镍铝金属间化合物、20～30％酚醛树脂、2～4％粘结剂、3～6％分散剂和0.5～2％硅酮。本发明还公开了一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料的制备方法，包括以下制作步骤：S1：制备预制体；S2：粉体成型；S3：生坯烧结；S4：合金铸锭；S5：熔渗金属。本发明科学合理、配方简单，使用镍铝金属间化合物对陶瓷预制体进行熔渗处理，陶瓷的强度和韧性得到很大的提升，预制体结构紧密，熔渗后陶瓷孔隙分布均匀，制备过程设备负荷低、耗能小。

技术领域

本发明涉及陶瓷复合材料技术领域，具体为一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料及其制备工艺。

背景技术

熔渗就是熔体在无外力作用下，借助浸润现象导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制坯件。熔渗就是熔体在无外力作用下，借助浸润现象导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制坯件。

陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料，包括(按照质量百分比计)：20～35％碳化硅、10～15％碳化硼、5～10％硼粉、10～20％镍铝金属间化合物、20～30％酚醛树脂、2～4％粘结剂、3～6％分散剂和0.5～2％硅酮。

优选的，所述碳化硅的粒径为150μm，其纯度大于99.5％。

优选的，所述碳化硼的粒径为50μm，其中B₄C含量大于92.0％。

优选的，所述硼粉为无定形硼粉，其纯度大于99.9％。

优选的，所述镍铝金属间化合物中镍和铝质量比为1：2。

优选的，所述粘结剂为无机粘结剂，具体采用钾硅酸盐、钠硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、铝酸盐、瓷釉、黏土、高岭土、水玻璃、氢氧化铝溶胶、硅溶胶中的至少一种。

优选的，所述分散剂为氯化钠、硅酸钠、碳酸钠、磷酸钠中的至少一种。

一种基于加熔渗金属方法制成的强韧性多孔陶瓷复合材料的制备方法，包括以下制作步骤：

S1：制备预制体，将碳化硅、碳化硼、硼粉、酚醛树脂、粘结剂、分散剂、硅酮投入球磨机中，研磨均匀后转移至干燥箱中，控制箱内温度为20～40℃，持续干燥20～30min后，磨碎过筛，得到粉体；

S2：粉体成型，将粉体在10MPa压力下预成型，再采用50～100MPa压力下冷等静压处理，获得生坯；

S3：生坯烧结，在流动氮气保护下对生坯进行烧结，持续烧结120～180min后，冷却至室温，得到预制体；

S4：合金铸锭，将镍铝金属间化合物熔铸成块状合金铸锭；

S5：熔渗金属，将合金铸锭放置在预制体上并一起投入炉体中，抽真空加热，炉体温度控制在1000～1200℃，持续加热30～60min后停止加热，随炉冷却，得到多孔陶瓷复合材料。

优选的，步骤一中，磨碎过筛后，粉体的粒径为200μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：