[发明专利]一种纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的方法及其制备的陶瓷和应用

说明书

本发明属于陶瓷连接技术领域，公开了一种纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的方法。该方法是将SiC粉体和Al₂O₃‑M_xO_y的混合粉体A作为连接材料，所述M_xO_y＝Ho₂O₃或CeO₂，将混合粉体A加入溶剂和球磨介质混合干燥后将所得混合粉体B进行造粒的粉体铺展在两块抛光后的SiC中间形成三明治结构；再进行冷等静压处理，在真空或气氛保护下，加压0.01～0.1MPa，先升温至600～1000℃保温Ⅰ，再升温至1450～1600℃保温Ⅱ，保温压力为200～500MPa，进行连接制得纳米浸渍瞬态共晶相连接的SiC陶瓷。本发明实现SiC陶瓷的低温低压连接，连接处的漏率达到0～1×10^‑8Pa·L/s。

技术领域

本发明属于非氧化物陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的方法及其制备的陶瓷和应用。

背景技术

SiC陶瓷一般都具有耐高温、高硬度、抗磨损、耐腐蚀、高温强度高等优良特性，是汽车、机械、冶金和宇航等部门开发新技术的关键材料。此外，纯SiC因其具有高热导率、抗中子辐照以及低中子吸收截面，可应用于核反应堆中的事故容错燃料。

然而，由于陶瓷材料的脆性和冲击韧度低，耐热冲击能力弱，因而其加工性能差，制造尺寸大而形状复杂的零件较为困难，因此需要通过陶瓷之间的连接技术来制取形状复杂的零部件。目前，在SiC陶瓷连接方法中，纳米浸渍瞬态共晶相连接的剪切强度最高，并且具有良好的抗腐蚀和抗中子辐照，然而，一般采用纳米浸渍瞬态共晶相时都需要高温高压，这对于事故容错燃料(是核反应堆中用来包裹核燃料的第一层保护材料，这种材料直接承受核反应堆中全部的中子辐照，也是最关键的一道防护罩)中包壳管和端塞连接来说是致命的缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明提供了一种纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的方法，该方法可在低温低压下就可以实现SiC连接的方法。

本发明另一目的在于提供了上述方法制备的纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷。

本发明再一目的在于提供了上述纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种纳米浸渍瞬态共晶相连接SiC陶瓷的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将SiC粉体和Al₂O₃-M_xO_y的混合粉体A作为连接材料，所述M_xO_y＝Ho₂O₃或CeO₂，将混合粉体A加入溶剂和球磨介质混合，干燥后得到混合粉体B；

S2.将混合粉体B进行造粒，将造粒后粉体铺展在两块抛光后的SiC中间形成三明治结构；

S3.将上述三明治结构样品进行冷等静压处理，在真空或保护气氛下，冷等静压的压力为200～500MPa，先升温至600～1000℃保温Ⅰ，再升温至1200～1600℃保温Ⅱ，加压0.01～0.1MPa进行连接，制得纳米浸渍瞬态共晶相连接的SiC陶瓷。

优选地，步骤S1中所述SiC粉的纯度为95～99.999％，所述SiC粉的粒径为10～100nm；所述Al₂O₃的纯度为95～99.999％，所述Al₂O₃的粒径为0.01～10μm。