[发明专利]陶瓷预制坯，其制造方法和应用

说明书

本发明涉及陶瓷预制坯及其制造方法。本发明还涉及该预制坯的应用，特别是在制造金属或陶瓷复合材料方面的应用。

在欧洲专利申请EP-A-0328805中已对金属复合材料的制造方法进行了叙述，按照此方法，将熔融态的金属放入一个空腔中，将一预制坯置于熔融金属上，在施加于该预制坯的压力作用下，该熔融金属浸渍所述预制坯。按照该专利，该预制坯由耐火纤维材料，如氧化铝、二氧化锆、二氧化硅、碳化硅、氮化硅或二硼化钛短切纤维组成。

在欧洲专利申请EP-A-0337732中也建议用纤维状结晶形式的β型氮化硅制造增强金属复合材料。这个方法包括，用熔融金属浸渍该纤维状结晶，然后固化后者，以得到由所述纤维状结晶增强的金属复合材料。该纤维状结晶本身是由无定形或α型氮化硅粉末在高温下烧结而制得的。其纤维形状是直径0.1～5微米，长度2～100微米。

在日本专利申请1，180，929中，通过向氧化铝、二氧化硅、氮化硅碳化硅、玻璃或碳的短纤维中加入润滑剂（如石墨、MoS₂、WS₂、Sn、Pb、氧化铝水泥、石膏或萤石）、树脂粘合剂和溶剂，然后进行压缩的方法制造用于铝基复合材料的预制坯。

在日本专利申请1，157，803中，为了制造预制坯，将细的无机粉末（氧化铝、碳化硅、硅酸盐、氧化钛、氧化锆、氮化硅、碳化硼或氮化硼）同选自水溶性树脂的粘合剂混合，将混合物搅拌并加到一个预先用聚乙烯醇缩醛片材衬里的模具中，加热使之固化，并将缩醛片材粘合到预制坯的表面上。

日本专利申请1，225，732也叙述了用金属基料浸渍（例如Al₂O₃）短纤维。此种预制坯含有不多于10%的无机粘合剂和不多于5%的二氧化硅颗粒。

日本专利申请87-139838叙述了含有形状整齐一致的碳化硅纤维状结晶的金属复合材料的制法。

日本专利申请87-299569叙述了含有无机纤维预制坯的金属（Al）复合材料的制法。这些纤维是以毡状使用的，该毡是在用超声波搅拌的浴中浸渍机织的SiC、Si₃N₄、Al₂O₃、C和金属纤维而制得，它含有陶瓷、碳和/或金属的短纤维、纤维状结晶和/或粉末。

在阅读这些较早的文献时可清楚地看到，至今为止，预制坯主要是由金属氧化物、金属碳化物或金属氮化物的纤维材料或纤维状结晶或粉末而形成，然后将这些材料用聚醋酸乙烯、醋酸纤维素或聚乙烯醇类的水溶性树脂或者是淀粉粘结在一起。

本发明提出一种新型预制坯，其特征在于，它含有呈六角形薄片状的α型氧化铝单晶。

在这类预制坯中，本发明一方面特别涉及主要由α型氧化铝的六角形薄片组成的预制坯，另一方面，也涉及混合预制坯，这种预制坯中所述的薄片与一种或几种其它增强材料（如陶瓷纤维状结晶、短纤维或细颗粒）结合在一起，这些材料可选自上述参考文献中所叙述的材料，α型氧化铝的含量最好占多数。

在这种主要由α型氧化铝的六角形薄片构成的预制坯中，α型氧化铝的含量至少为90%（重量）。

本发明还涉及主要由六角形薄片组成的其孔结构均匀的预制坯，更具体地说涉及其孔半径分布具有例如下列展开式的预制坯：

σ²＝ (R₈₄)/(R₁₆) ≤3

其中：R₈₄表示累积孔隙率为84%时的孔半径，

R₁₆表示累积孔隙率为16%时的孔半径，

而 (R₈₄)/(R₅₀) ＝σ，σ是孔半径分布的标准偏差。

本发明还涉及其中孔隙率至少为70%并且完全由半径大于0.1微米的孔构成的一类预制坯。

本发明还涉及在高于1500℃的温度下稳定的一类预制坯。

在本文件中，孔隙率是用汞泵孔率计测定的，并在已知该材料的绝对密度时，由测定的预制坯的表观密度计算出孔隙率。孔体积随孔半径的分布由汞泵孔率计测定。

在根据本发明的预制坯中，六角形薄片单晶主要包含其直径最好为2～50微米、厚度最好为0.1～2微米、而直径/厚度比最好为5～100的宏晶。

在这些宏晶中，特别提及那些直径为2～18微米、厚度为0.1～1微米、而直径/厚度比为5～40的薄片。