【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于陶瓷材料，具體涉及一種高導熱高強度碳化硅陶瓷及其制備方法。
技術介紹
1、碳化硅陶瓷具有熱導率高、膨脹系數小、體積密度小、硬度高、耐磨性好以及耐高溫、化學穩定性好、強度高等特點，是重要的結構陶瓷材料，被廣泛應用于化工、航空、軍工、電子器件等領域。
2、碳化硅中的碳原子和硅原子以強共價鍵結合，其較高的鍵能導致碳化硅陶瓷具有脆性、對缺陷敏感、可靠性差的問題，現有碳化硅陶瓷的熱導率和抗彎強度還不夠高，無法進一步擴展其應用范圍。目前通過向碳化硅陶瓷中添加增強纖維來提高碳化硅陶瓷的彎曲強度，但是增強纖維石墨化程度較低，難以形成有效的熱運輸網絡，對碳化硅陶瓷的導熱性能帶來負面影響；常規燒結工藝要想得到相對密度較高的碳化硅陶瓷，所需的燒結溫度較高、時間較長，也難以同時實現碳化硅陶瓷導熱性能和抗彎強度兩方面的改進，現有技術中通過將稀土氟化物和稀土氧化物二元復合，作為燒結助劑對碳化硅陶瓷的性能進行綜合提升，但是存在稀土氟化物和稀土氧化物分散均勻性問題，不能充分發揮兩類燒結助劑各自的優點。
3、因此，如何制備得到同時具有更高抗彎強度和優異導熱性能的碳化硅陶瓷是目前亟需解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高導熱高強度碳化硅陶瓷及其制備方法，以解決
技術介紹
中的問題。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：
3、一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，包括以下重量份原料：
4、碳化硅90-92份、氮化鋁4-4.
5、所述液相燒結助劑通過以下步驟制得：
6、將混合稀土硝酸鹽溶液加入燒杯中，然后滴加去離子水和咪唑類四氟硼酸鹽，攪拌均勻后，在90-95℃水浴加熱條件下攪拌反應10min，自然冷卻至室溫后，過濾并將濾渣用去離子水和無水乙醇離心洗滌2-3次，收集沉淀在60℃烘箱中干燥處理12h，得到前驅體；將前軀體在空氣氣氛和700-720℃下煅燒2h，得到液相燒結助劑。
7、咪唑類四氟硼酸鹽作為氟源和溶劑，與混合稀土硝酸鹽溶液混合后，稀土陽離子被四氟硼酸根離子包圍，形成交聯納米片，被加熱以后四氟硼酸根離子開始水解生成氟離子，與稀土陽離子成核逐漸形成納米粒子聚集體，煅燒后得到納米顆粒狀的液相燒結助劑。
8、進一步地，所述混合稀土硝酸鹽溶液、去離子水、咪唑類四氟硼酸鹽的用量比為2ml：20ml：1-1.2mmol。
9、進一步地，所述混合稀土硝酸鹽溶液為硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液按照體積比3-5：1混合制得；所述硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液的濃度均為1mol/l。
10、進一步地，所述咪唑類四氟硼酸鹽為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的任意一種。
11、一種高導熱高強度碳化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
12、步驟s1、將配方原料加入球磨機中進行球磨，然后將球磨后的漿料在70-80℃下進行烘干，得到混合粉末，將混合粉末過200-300目篩后加入等靜壓機中進行冷等靜壓處理，得到壓塊；
13、步驟s2、將壓塊裝填進熱壓燒結爐的石墨模具中，在氬氣保護和40-60mpa壓力下，先將壓塊在2000℃下煅燒1h，然后以30℃/min降至1800℃繼續煅燒2h，冷卻脫模后進行表面打磨、拋光，然后進行氧化退火處理，自然冷卻至室溫后，得到高導熱高強度碳化硅陶瓷。
14、進一步地，所述球磨中使用的溶劑為無水乙醇，球磨轉速為350-400r/min，球磨時間為6-8h。
15、進一步地，所述冷等靜壓處理的壓力為300mpa，保壓時間為10-20min。
16、進一步地，所述氧化退火處理的溫度為1280-1300℃，處理時間為1h。
17、本專利技術的有益效果：
18、本專利技術通過利用咪唑類四氟硼酸鹽離子液體輔助稀土離子共沉淀，快速制得了釹摻雜的氟氧化鑭化合物(la7o6f9)，并將其用作液相燒結助劑，納米顆粒狀的液相燒結助劑相較于單獨添加氧化鑭、氟化鑭或氧化釹，不需要長時間的球磨混合，就能夠在碳化硅中分散均勻，燒結后的碳化硅陶瓷成分也更加均勻；
19、本專利技術將碳化鋁和液相燒結助劑配合使用，氮化鋁能夠在碳化硅中形成強化固溶體，液相燒結助劑能夠促進碳化硅陶瓷致密化并清除碳化硅中的氧雜質缺陷，有效地提升碳化硅的燒結性能，兩者配合使用將清除雜質缺陷和晶界強化機制相結合，能夠彌補各自的缺陷，同時提升碳化硅陶瓷的抗彎強度和導熱性能；氮化硼納米片和氮化硅晶須能夠與碳化硅良好相容，生成對晶界起強化作用的強化相，進一步提高碳化硅陶瓷的抗彎強度；炭粉對碳化硅中的含氧雜質進一步清除，并對微觀形貌缺陷進行修復，協同提升熱導率和抗彎強度；
20、本專利技術將原料配方與制備方法相配合，通過在氬氣保護和外加壓力下，經過2000℃和1800℃兩個階段的熱壓燒結，不僅能夠提升燒結助劑的除氧效果，而且還能夠有效降低晶粒尺寸，促進陶瓷致密化，實現了碳化硅陶瓷導熱性能和抗彎強度的同步提升；最后通過氧化退火處理，調控碳化硅陶瓷的殘余應力，降低晶界熱阻，進一步提升了碳化硅陶瓷的抗彎強度和導熱性能。
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1.一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，包括以下重量份原料：
2.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述混合稀土硝酸鹽溶液、去離子水、咪唑類四氟硼酸鹽的用量比為2mL：20mL：1-1.2mmo?l。
3.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述混合稀土硝酸鹽溶液為硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液按照體積比3-5：1混合制得；所述硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液的濃度均為1mo?l/L。
4.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述咪唑類四氟硼酸鹽為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的任意一種。
5.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述球磨中使用的溶劑為無水乙醇，球磨轉速為350-400r/min，球磨時間為6-8h。
7.根據權利要求5所述的一種高導熱高
8.根據權利要求5所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述氧化退火處理的溫度為1280-1300℃，處理時間為1h。
...【技術特征摘要】
1.一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，包括以下重量份原料：
2.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述混合稀土硝酸鹽溶液、去離子水、咪唑類四氟硼酸鹽的用量比為2ml：20ml：1-1.2mmo?l。
3.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述混合稀土硝酸鹽溶液為硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液按照體積比3-5：1混合制得；所述硝酸鑭溶液和硝酸釹溶液的濃度均為1mo?l/l。
4.根據權利要求1所述的一種高導熱高強度碳化硅陶瓷，其特征在于，所述咪唑類四氟硼酸鹽為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-十六...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹樹龍，黃炳峰，張霞，
申請(專利權)人：合肥陶陶新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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