CN112279648A - 一种无压烧结高韧性碳化硅及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96‑98份、碳化硼0.8‑1.2份、石墨烯1‑3份、分散剂0.6‑0.8份、粘结剂4‑6份、酚醛树脂5‑7份、润滑液0.8‑1.2份、去离子水90‑110份。本发明的有益效果为：本发明所述一种无压烧结高韧性碳化硅制备过程中在碳化硅中加入石墨烯，使制得碳化硅材料的密封环断裂韧性比一般的无压烧结碳化硅高20％左右；本发明所述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法简单、易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种无压烧结高韧性碳化硅及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展、密封、装甲工业等领域对材料的要求越来越苛刻，迫切需要开发一种新型的高性能材料。碳化硅陶瓷因其具有优异的高温强度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的导电、导热性，在航空航天、机械、汽车等众多行业得到广泛应用，同时它也是军事领域的重要材料。
目前常采用的密封材料由单一的碳化硅制成，但制成的碳化硅脆性较大，断裂韧性较低，常压烧结的碳化硅陶瓷抗折强度一般在400MPa左右，加工过程非常容易蹦口，耐磨性不高，使用寿命短，难以满足密封、装甲工业等领域对高韧性、高强度的碳化硅陶瓷的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高韧性的碳化硅的制备方法。
为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面提供一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96-98份、碳化硼0.8-1.2份、石墨烯1-3份、分散剂0.6-0.8份、粘结剂4-6份、酚醛树脂5-7份、润滑液0.8-1.2份、去离子水90-110份。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅96-97份、碳化硼0.9-1.1份、石墨烯1.5-2.5份、分散剂0.6-0.7份、粘结剂4.5-5.5份、酚醛树脂5.5-6.5份、润滑液0.9-1.1份、去离子水98-102份。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅97份、碳化硼1.0份、石墨烯2份、分散剂0.7份、粘结剂5份、酚醛树脂6份、润滑液1.0份、去离子水100份。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，所述分散剂为分散剂produktkv5088。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，所述酚醛树脂为酚醛树脂8022。
酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂70-74重量份、苯酚3.5-4.5重量份、甲醛0.1-0.9重量份、水20-25重量份。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅，作为一种优选地实施方案，所述润滑液为甘油。
本发明的第二方面提供一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内进行研磨，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，研磨的时间为1.5-2.5h；混合搅拌的时间为5-7h。
上述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(2)中，过筛处理所用筛网的目数为300-400目。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述一种无压烧结高韧性碳化硅制备过程中在碳化硅中加入石墨烯，使制得碳化硅材料的密封环断裂韧性比一般的无压烧结碳化硅高20％左右；
本发明所述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法简单、易于操作。
具体实施方式
为了更好理解本发明的实质，下面结合实例对本发明的内容做进一步的详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限制，以下所述仅用于解释本发明，对于不偏离本发明精神和原则所做的修改、替换或改进，均属于本发明要求保护的范围。
本发明实施例中1重量份表示1kg。
实施例1
一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96重量份、碳化硼0.8重量份、石墨烯1重量份、分散剂0.6重量份、粘结剂4重量份、酚醛树脂5重量份、润滑液0.8重量份、去离子水90重量份；
所述分散剂为分散剂produktkv5088；
所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物；
所述酚醛树脂为酚醛树脂8022；
所述润滑液为甘油；
实施例1所述无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内研磨1.5h，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌5h，搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经目数为300目的筛网过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
实施例2
一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96重量份、碳化硼0.9重量份、石墨烯1.5重量份、分散剂0.6重量份、粘结剂4.5重量份、酚醛树脂5.5重量份、润滑液0.9重量份、去离子水98重量份；
所述分散剂为分散剂produktkv5088；
所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物；
所述酚醛树脂为酚醛树脂8022；
所述润滑液为甘油。
实施例2所述无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内研磨1.8h，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌5.5h，搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经目数为320目的筛网过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
实施例3
一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅97重量份、碳化硼1.0重量份、石墨烯2重量份、分散剂0.7重量份、粘结剂5重量份、酚醛树脂6重量份、润滑液1.0重量份、去离子水100重量份；
所述分散剂为分散剂produktkv5088；
所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物；
所述酚醛树脂为酚醛树脂8022；
所述润滑液为甘油；
实施例3所述无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内研磨2h，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌6h，搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经目数为350目的筛网过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
实施例4
一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅97重量份、碳化硼1.1重量份、石墨烯2.5重量份、分散剂0.7重量份、粘结剂5.5重量份、酚醛树脂6.5重量份、润滑液1.1重量份、去离子水102重量份；
所述分散剂为分散剂produktkv5088；
所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物；
所述酚醛树脂为酚醛树脂8022；
所述润滑液为甘油。
实施例4所述无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内研磨2.2h，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌6.5h，搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经目数为380目的筛网过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
实施例5
一种无压烧结高韧性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅98重量份、碳化硼1.2重量份、石墨烯3重量份、分散剂0.8重量份、粘结剂6重量份、酚醛树脂7重量份、润滑液1.2重量份、去离子水110重量份；
所述分散剂为分散剂produktkv5088；
所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物；
所述酚醛树脂为酚醛树脂8022；
所述润滑液为甘油；
实施例5所述无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内研磨2.5h，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌7h，搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经目数为400目的筛网过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
对比例1
对比例1所述一种无压烧结高韧性碳化硅与实施例3所述一种无压烧结高韧性碳化硅的不同之处在于：对比例1所述一种无压烧结高韧性碳化硅所含石墨烯的重量份为0.6重量份。
对比例2
对比例2所述一种无压烧结高韧性碳化硅与实施例3所述一种无压烧结高韧性碳化硅的不同之处在于：对比例2所述一种无压烧结高韧性碳化硅所含石墨烯的重量份为3.8重量份。
本发明所述一种无压烧结高韧性碳化硅的性能研究
采用开槽法测试本发明实施例1-5及对比例1-2所述一种无压烧结高韧性碳化硅的断裂韧性，测试结果如表1所示：
表1无压烧结高韧性碳化硅的断裂韧性
从表1可以看出，本发明所述无压烧结高韧性碳化硅的断裂韧性明显高于对比例1、对比例2所述无压烧结高韧性碳化硅的断裂韧性，高出比例达20％以上。
对比例1所述无压烧结高韧性碳化硅因石墨烯的含量低于本发明所述无压烧结高韧性碳化硅石墨烯的含量，造成成品的密度低、韧性差；而对比例2所述无压烧结高韧性碳化硅中石墨烯的含量过高造成最终产品过烧晶粒长大从而降低该产品的性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅96-98份、碳化硼0.8-1.2份、石墨烯1-3份、分散剂0.6-0.8份、粘结剂4-6份、酚醛树脂5-7份、润滑液0.8-1.2份、去离子水90-110份。
2.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅96-97份、碳化硼0.9-1.1份、石墨烯1.5-2.5份、分散剂0.6-0.7份、粘结剂4.5-5.5份、酚醛树脂5.5-6.5份、润滑液0.9-1.1份、去离子水98-102份。
3.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅97份、碳化硼1.0份、石墨烯2份、分散剂0.7份、粘结剂5份、酚醛树脂6份、润滑液1.0份、去离子水100份。
4.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，所述分散剂为分散剂produktkv5088。
5.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，所述粘结剂为粘结剂zusoplast 9002和粘结剂optapix paf35的混合物。
6.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，所述酚醛树脂为酚醛树脂8022。
7.根据权利要求1所述一种无压烧结高韧性碳化硅，其特征在于，所述润滑液为甘油。
8.权利要求1-7之一所述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、碳化硼、分散剂、去离子水加入球磨机内进行研磨，待研磨结束，再向球磨机内加入粘结剂、酚醛树脂、润滑液、石墨烯，混合搅拌均匀，得混合物料；
(2)将混合物料依次经过筛、造粒、压制、烧结处理得所述无压烧结高韧性碳化硅。
9.根据权利要求8所述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，研磨的时间为1.5-2.5h；混合搅拌的时间为5-7h。
10.根据权利要求8所述一种无压烧结高韧性碳化硅的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，过筛处理所用筛网的目数为300-400目。
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