专利名称：一种碳化硅陶瓷管状制品及其制备方法
技术领域：
本发明属于碳化硅陶瓷材料及其制备技术领域，具体为一种高强度、高导热、 低膨胀、抗热冲击性能高、外形尺寸可控的碳化硅陶瓷管状制品及其制备方法。
背景技术：
碳化硅陶瓷具有热导率高、膨胀系数小、体积密度小、硬度高、耐磨性好以 及耐高温、化学稳定性好、强度高等特点，因lt隨合于高温、腐蚀、氧化的环境， 目前，碳化硅陶瓷己研审咄的审lj品如砖、隔焰板、棚板已广泛应用于陶瓷、电瓷、 砂轮、冶金等领域。目前，碳化硅陶瓷在应用上面临的两大问题是陶瓷材料的可 靠性差和陶瓷的制造成本高。碳化硅陶瓷的工程可靠性在很大程度上取决于其中 缺陷的大小和多少，这些缺陷的存在又直接与成型坯体的结构不均匀性相关，坯 体结构不均匀现象会导致烧结后制品的更严重不均匀。因此，理想的成型方法及 烧结方法应尽可能地减小材料中缺陷的数量和大小，消除或减少密度梯度。另外， 碳化硅陶瓷的高硬度给其加工造成了很大困难，尽量减少机械加工的成本也是其 应用研究很重要的一个方面。因此，陶瓷材料的成型工艺应向着净尺寸成型方向 发展。
碳化硅陶瓷成型工艺主要有以下几种-
等静压成形把水或油作为压力媒体，把粉体充i真在橡胶模具中成形。该方 法可得到均一密度的坯体，但只能用于数量少的制品，生产效率低，并且成形后 要用金刚石等工具进行必要的机械加工，带来的成本较高。
干式压力成形用机械压力或油压把充填在模具中的粉末进行成形的方法， 对产量大，形状比较简单的制品，是一种好的成形方法，但是原料配制和选择重 要且存在难题，否贝摊以得到均一的密度，造粒原料的流动性和脱模性及模具的 设计一直以来都是研究重点。
泥浆浇铸成形通常是把粉末分散在水中成为浆料，浇入石膏等的多孑L质模 具中，模具吸收7乂份后成形。该种方法比较传统，优点是可X寸形状较复杂制品进行成形，缺点是模具成本高，成型后干燥容易开裂，并且效率较低，成賴高。
挤压成形是在粉末中加入水和甲基纤维素等有机粘合剂，使之有一定塑性， 用活塞式螺杆对其加力，使之在一定力的作用下通过模具，是一种保持模具形状 的成形方法。因截面形状相同，可对形状相同、任意长度的制品进行成形，但成 形密度低，易留下较大气孔。
注射模铸成形是在粉末中加入聚苯乙烯和石蜡等有机粘合剂，经加热混合， 注射于模具内，保持模具形状的成形，是一种进行大批量生产或针对复杂制品成 形的方法。但粉末成形装置的磨耗大，研磨下的粉末易残留在成形体中，而且由 于使用了大量的有机粘合剂，在制品烧结前，要进行脱脂工艺，易使制品产生裂 痕。
热压成型粉体放在一个有石墨加热器外套的模具中，在加压加热的同时， 制作热压制品，用这种方法制成的致密性高，制品有最佳的机械性能。但此方法 要耗能、耗料， 一般只适合于简单的小型构件。
热等静压成型在热压的基础上发展起来的热等静压成型的方法，是在纵型
的圆筒状压力容器内装入发热体，构成的加热炉是一种在最高可恐OOMPa的气体 压力情况下，可以将材料加热至l」250(TC的烧结装置。用此装置可将SiC粉料或SiC 坯体热压到密度等于理论密度且有均匀的细粒显微结构、SiC含量超过99.5M的高 纯制品。不需要添加任何烧结助剂，但价格比热压法更为昂贵，而且周期作业时 间长，工业上大批量生产可能性小。
碳化硅陶瓷烧结工艺主要有以下几种其他相结合SiC烧结工艺，即是利用是 不同的结合相(粘土、 Si3N4、 Si3N02、氧化物等)使SiC粒子或颗粒在高纟显下结 合在一起的一种烧结方法，SiC相之间结合不牢，只能用来制备低性能的制品；
反应结合:加热SiC和碳的混合还体，坯体中的碳与气态硅或液态硅发生反应， 生成一种多孔而又纯净的SiC或一种气孔由过量Si所填充的SiC，但反应烧结过程 控制起来较为困难，存在死皮的烧结不透现象的，正确选择混合料中的SiC和C 的比例关系很是重要，并且C的形态和性质也是影响烧透的关键因氣还需要进 一步改进；再有就是无压烧结，原料采用亚提妹级的SiC粉，在不施加压力的条 件下进行烧结， 一般要加入C和B作为烧结助剂，也有加入稀土类元素作为烧结助 剂，烧结在隋性气体保护下或在真空中于不低于200(TC的^t下进行，在烧结过 程中，会发生SiC的多型转化和晶粒增长，此种工艺控制合理的烧结温度困难，烧结助齐啲选择很是关键，这一种制备性能较低制品的主要方法，但效率较高； 热压和高温热等静压工艺，如上所述耗能、耗料，成本太高，且一般只适合于简 单的小型构件。
SiC制品的应用很广，制备方法不一，而对管状制品在二十世纪末才开始研
究及应用，同时管状制品的应用范围很广，由于碳化硅的优异性能，在化工、能 源、冶金等很多领域者阿以替代现有材料管状制品(如耐热合金、金属陶瓷、氧
化物陶瓷等)，并能得到很好的效果。上面所述的方法，有的可以制备SiC管状制
品，有的则不能，成型和烧结者陏在各种问题，如热压工艺成本高、管形受限、 效率低、成品率不高，性能不稳定，浆料浇注成型制品性能不高、工艺可重复性 差，尤其成型时精度差、变形、开裂的可能性高。因此，开发一种可靠、有效并
能得到高性能SiC陶瓷管状制品的方法已经成为该领域很迫切的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高强度、高导热、低膨胀、抗热冲击性能高、 外形尺寸可控的碳化硅陶瓷管状制品及其制备方法。所述碳化硅陶瓷管状制品具
有SiC陶瓷的基本特性，如强度高、热膨胀系数低、高导热、耐化学腐蚀、抗氧 化、高温稳定好、抗热冲击能力强等；所述制备方法工艺简单，成本低。 本发明的技术方案是
一种碳化硅陶瓷管状制品，所述碳化硅陶瓷管材质为SiC和Si，按质量分数 计，其成份由100 90%的碳化硅和0 10%的硅组成；组织均匀、具有均一管壁厚 度，管壁厚度控制在0.5~20皿之间，管外径在5mm 100mm之间。
所述的碳化硅陶瓷管状制品，组成碳化硅陶瓷管的管壁结构为致密结构，或 者采用造孔工艺成为货妹多孔结构。
所述的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，以固体颗粒粉末和具有较高产碳率 的高分子材料为原料，采用挤出成型工艺制备管状预制坯体后高压致密均匀化、 热解、烧结，具体制备过程如下
(1)原料配制
固体颗粒粉末、高分子材料按质量百分比例为(70wt%~50wt% ): (30 50wt%)，固化剂占树脂高分子材料质量的l 10wt%，将三种原料共混于有 机溶剂中，经机械搅拌后球磨，过滤，得料浆，所述料浆溶液溶质为总质量的 5 70%;后经风干去除料浆中一定量的有机^U，使风干后的有机溶剂质量含量为1 5%，再经空气中20 4(TC熟化10 30小时，成为用来挤出成型的原料；
固体颗粒粉末是碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末；高分子材料选自环 氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或几种；固化剂为对甲苯磺酸、五洛脱品、 草酸或拧檬酸；
(2) 挤压成型
将上述原料^A挤出成型模具的内腔，然后装上压头，在立式挤压机上加压， 使得原料从模具下面环状出口处挤出，成为与模具出口形状一致的管状预制坯体， 然后在50~80°C的烘箱中烘干2(K60分钟；
(3) 高压致密均匀化
将步骤(2)中烘干后的管状 页第鹏体在热等静压机内进行500 1000MPa， 240 40(TC的高压致密均匀化，保温保压时间为20~100分钟，加压介质为工业用 氮气或者氩气；
(4) 热解
将步骤(3)中高压致密均匀化后的管状预制坯体在氩气、氮气或者真空保 护气氛条件下热解，成为碳质结构陶瓷管坯；其中，升温速率每分钟1 1(TC， 升温至800 1200°C ，保温0.5 2小时；
(5) 液相反应熔渗
将热解得到的碳质结构陶瓷管坯进行反应熔渗烧结，反应烧结熔渗中选用的 原料为硅，在氩气、氮气或者真空保护气氛下渗硅烧结，升温速率为每分钟 5 15°C，熔#^显度为1400 1900°C，保温0.5 5小时，得碳化硅陶瓷管状制品。
所述的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，挤出模具为组合模，模具出口形状 为环状，控制挤出成型的管坯外形尺寸，环状出口的间隙在0.5 20mm之间，环 出口外径在5mm 100mm之间，挤出长度不限。
所述的碳化硅陶瓷管状制品的帝恪方法，采用碳化硅粉和硅粉混合粉末时， 二者质量比例为(6(K90%): (40^10%)。
本发明是将固体颗粒粉末(碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末)与高产碳率 的高分子树脂混合风干、熟化后制成可用来挤出成型的原料；再将上述原料装入 挤出成型模具的内腔，然后装上压头，在立式挤压机上加压，使得原料从模具下 面环状出口处挤出，成为与模具出口形状一致的管状预制坯体，然后在烘箱中低 温烘干固化成型。将烘干后的管状预制坯体在热等静压机内进行高温、高压的致密均匀化。
再将高压致密均匀化后的预制体在真空或惰性气体保护炉中进行热解，得到 由固体粉末颗粒与热解碳组成的碳质结构。
在反应烧结熔渗中，硅熔体在真空或保护气氛下被熔化过热，进而碳质结构 管坯体中的碳与气相或液相硅反应生成碳化硅，并与碳结构中的原始碳化石 1粒 结合起来得到碳化硅陶瓷管状制品。
本发明在避开传统制备SiC陶瓷管材制备的热压工艺性能不稳定、成本高、 管形受限或浆料浇注成型加反应烧结工艺成品率低、性能不高、工艺可重复性差 的基础上，发展了一种高强度、高导热、低膨胀、抗热冲击性能高、外形尺寸可 控SiC陶瓷管状制品及其制备方法，具有如下优点
1、 管形可控。本发明所述碳化硅陶瓷管状制品的制备方法中管形状由挤出模 具控制，挤出模具为组合模，模具出口形状为环状，环状出口的尺寸可调，原料 挤出成型性好，挤出长度不受限制。
2、 材料性能高。本发明采用有机高分子热解得到碳质结构及液相反应熔渗烧 结工艺，其中碳质结构中的碳在熔渗反应中生成的碳化硅与原料中添加的碳化硅 粉末颗粒牢固结合，因而碳化硅陶瓷相粒子结合强度高，存在强的相互作用，组
织细密、均匀，避免了传统无压烧结法制备SiC陶瓷材料SiC颗粒结合不牢的缺
点，同时在热等静压高压致密化中，可以提高有机高分子预制体的致密度，并使
组织均匀化，使得最终材料中残余Si量小(<10wt%)，保证了材料具有高强度、
高热导、低膨胀、抗热冲击、耐高温氧化、耐各种化学腐蚀的优良性能。
3、 碳化硅陶瓷管状制品的管壁结构可以控制，g无可为致密，亦可为微米多孔。
本发明原料配制中可以添加造孔原料，在烧结中控制保温时间得到mxt多孔的管 壁结构，亦可不添加造孔原料，烧结后直接得到致密管壁的蜂窝陶瓷材料。
4、 工艺简单，成本低。本发明制备碳化硅陶瓷管状制品，原料广泛易得、配 制简单；挤出模具加工简单、寿命高；成型后热解及烧结过程中陶瓷不易损坏， 成品率高，工艺简单，成本低廉。
综上所述，本发明提供了一种高强度、高导热、低膨胀、抗热冲击性能高、 外形尺寸可控SiC陶瓷管状制品及其制备方法。采用有机树脂及SiC粉末为主要 原料，利用挤出成型工艺制备管状预制坯体，高压致密均匀化，热解后经反应熔 渗烧结成为最终产品，制备的坯体均匀致密，形状易控制，热解后容易烧结致密，不存在死皮的渗不透现象，材料组织均匀，性能高。
图1是本发明挤出成型模具及成型示意图。
图中，l模具腔体；2芯杆；3压头；4下环出口； 5原料；6管状预制坯体。 具体实船式
本发明碳化硅陶瓷管状制品的材质为SiC和Si，按质量分数计，其其成份由 90 100%的碳化硅和0~10%的硅组成；组织均匀、具有均一管壁厚度，管壁厚度 可以控制在0.5 20111111之间，管外径可以在5mm 100mm之间，长度只受烧结炉 限制。管壁可为致密结构，也可采用造孔工艺成为微米多孔结构。
本发明碳化硅陶瓷管的制备方法工艺简单，主要包括原料制备、挤出成型、 烘干及高压致密均匀化、热解和烧成工艺。
该制备方法以固体颗粒粉末和具有较高产碳率的高分子材料为原料，风干并 熟化处理后，在挤出成型模具中制备管状预制坯体后，在热等静压机中进行高压 致密均匀化后热解、烧结，具体制备过程如下
(1) 将固体颗粒粉末(碳化硅粉、硅粉或二者混合粉)、高分子材料、固化 剂和有机溶剂按一定比例混合，经机械搅拌后球磨，过滤，得料浆，所述料浆溶 液溶质为总质量的5~70% (伏选范围为40^70%);后经风干去除料浆中一定量的 有机溶剂，使风干后的有机溶剂质量含量为1~5%，再经空气中不高于4(TC熟化 20小时，成为可以用来挤出成型的原料。
采用的高分子材料选自环氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或几种，固体 颗粒粉末可以是碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末，硅粉及碳化硅粉质量纯度为 95%以上，平均粒度为10nm 25拜;有机纟豁何以是乙醇或甲醛等，溶剂质量浓 度》95%;固化剂为对甲苯磺酸、五洛脱品、草酸或柠檬酸等，在100~250°C 温度下固化，时间1 10分钟，固体颗粒粉末、高分子材料之间质量百分比例为 (70wt%~50wt%): (30~50wt%)，固化剂占高分子树脂材料质量的l~10wt%。如 采用碳化硅粉和硅粉混合粉末，二者质量比例为(60~90%): (40~10%)。
(2) 挤出成型
如图1所示，挤出成型模具为组合模，设有模具腔体l、芯杆2、压头3、下 环出口 4，模具腔体1和下环出口 4 X寸接，下环出口 4内侧设置芯杆2，下环出口 4与芯杆2之间形成环状出口 ，原料5自环状出口被挤出后，形成管状预制坯体6。将上述原料装入挤出成型模具的内腔，然后装上压头3，在立式挤压机上加 压，使得原料5从模具下面环状出口处挤出，成为与模具出口形状一致的管状预
制坯体6，模具及挤出成型过程示意见附图1 ，然后在50~80°C的烘箱中烘干20~60 分钟。
(3) 高压致密均匀化
将步骤(2)中烘干后的管状预制坯体，在热等静压机内进行50(M000MPa， 24(M0(TC的高压致密均匀化，保温保压时间为20~100分钟，加压介质为工业用 氮气或者氩气。
(4) 热解
将步骤(3)中高压致密均匀化后的管状预制坯体在氩气、氮气或真空等保 护条件下热解，成为碳质结构陶瓷管坯；其中，升温速率每分钟1 1(TC，升》显 至800 1200°C ，保温0.5~2小时。
(5) 反应熔渗
将热解得到的碳质结构陶瓷管坯进行反应熔渗烧结，反应烧结熔渗中选用的 原料为硅，在氩气、氮气或真空条件下渗硅烧结，升温速率为每分钟5~15°C， 熔4松显度为1400~1900°C，保温0.5 5小时，得碳化硅陶瓷管状制品。通过控制
烧结时间能够得到致密或者货iXt多孔的管壁结构，反应烧结烙渗中选用的原料为
硅。如保温时间为2小时以下烧结得到致密孔壁结构，如保温时间在2小时以上 则可将 L壁中残余Si等造孔原料去除，形成微米级多孔(平均孔径在1~20微米) 的管壁结构。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
将质量比分别为65%: 35。/。的平均粒度5^im碳化硅粉、酚醛树脂共混，再加 入对甲苯磺酸(占树脂质量的5%),后共溶于无水乙醇中，经机械搅拌后球磨， 过滤，得料浆，所述料浆溶液溶质为总质量的70%;风干去除料浆中一定的乙醇, 使风干后的有机溶剂质量含量为1%,然后将上述料浆在室温熟化20小时。将上 述原料装入挤出成型模具的内腔挤压，使得原料从模具下面环状出口处挤出成为 管状预制坯体，后在5(TC的烘箱中烘干60分钟；再将烘干后的管状预制坯体在 热等静压机内进行1000MPa， 24(TC的高压致密均匀化100併中，加压介质为工 业用氮气；高压致密均匀化后的管状预制坯体在氩气中热解，温度1200°C，升
10温速率每分钟1°C，保温1小时；在氩气中，反应熔渗原料为硅，温度为1800°C，
升温速率为每分钟15X:，保温1.5小时。
本实施例所f，化硅陶瓷管的技术指标如下
外形尺寸:外径10mm，壁厚lmm，长度1000mm;致密度100%;组成98。/。SiC， 2%Si;抗压强度不低于800MPa，材料导热率为140W/(m.K);热膨胀系数4.6ppm， 1400。C循环空冷400次无^f壬何损土不。
实施例2
将质量比分别为50%: 10%: 40%的平均粒度5jim5发化硅粉及平均粒度为3pm 硅粉、酚醛树脂共混，再加入甲苯磺酸(占树脂质量的2%)，后共溶于无水乙醇 中，经机械搅拌后球磨，过滤，得料浆，所述料浆溶液溶质为总质量的60%;风 干去除料浆中一定的乙醇，使风干后的有机溶剂质量含量为5%，然后将上述料 浆在35'C熟化20小时。将上述原料m挤出成型模具的内腔挤压，使得原料从 模具下面环状出口处挤出成为管状预制坯体，后在8(TC的烘箱中烘干20分钟； 再将烘干后的管状预制坯体在热等静压机内进行600MPa， 40(TC的高压致密均匀 化20分沐加压介质为工业用氩气；高压致密均匀化后的管状预制坯体在氮气 中热解，温度80(TC，升温速率每分钟2X:，保温l小时；在真空中，反应熔渗 原料为硅，》驢为1S0(TC，升温速率为每分钟1(TC,保温5小时，在此烧结过程 中，熔渗原料Si与碳质蜂窝陶瓷中碳反应生成SiC，将原料中SiC结合起来， 在后面继续真空保温中，料浆原料中添加的Si及反应中残余的Si能够被去除， 使得孔壁成为多 L，得具有多孔 L壁的SiC蜂窝陶瓷材料，平均孔径为15微米。
本实施例所得SiC蜂窝陶瓷材料的技术指标如下
外形尺寸外径50mm，壁厚5mm，长度500mm;致密度70%;组成99%SiC， l%Si;抗压强度不低于200MPa，材料导热率为60W/(m'K);热膨胀系数4.6ppm， 140(TC循环空冷300次无任何损坏。
实施例3
与实施例1不同之处在于
将质量比分另伪50%: 50%的平均粒度5拜碳化硅粉、环氧树脂共混，再加 入对甲苯磺酸(占树脂质量的10%)，后共溶于无水乙醇中，经机械搅拌后球磨，
过滤，得料浆，所述料桨溶液溶质为总质量的50%;风干去除料浆中一定的乙醇，
使风干后的有机溶剂质量含量为2%，然后将上述料浆在2(TC熟化20小时。将上述原料^A挤出成型模具的内腔挤压，使得原料从模具下面环状出口处挤出成为 管状预制坯体，后在60。C的烘箱中烘干50分钟；再将烘干后的管状预制坯体在
热等静压机内进行900MPa， 300。C的高压致密均匀化80分钟，加压介质为工业 用氩气；高压致密均匀化后的管状预制坯j枯氩气中热解，纟鹏IOO(TC，升温 速率每分钟5"C，保温1.5小时；在氩气中，反应熔渗原料为硅，温度为150(TC， 升温速率为每分钟1(TC，保温1.5小时。
本实施例所得碳化硅陶瓷管的技术指标如下
外形尺寸:外径40mm，壁厚10mm，长度300mm;致密度100%;组成95。/。SiC， 5%Si;抗压强度不低于600MPa，材料导热率为120W/(m'K);热膨胀系数4.6ppm， 1400。C循环空冷400次无任何损坏。
实施例4
与实施例2不同之处在于
将质量比分别为50%: 20%: 30%的平均粒度5lim碳化硅粉及平均粒度为3pm 硅粉、糠醛树脂共混，再加入甲苯磺酸(占树脂质量的6%)，后共溶于无水乙醇 中，经机械搅拌后球磨，过滤，得料桨，所述料桨溶液溶质为总质量的40%;风 干去除料浆中一定的乙醇，使风干后的有机溶剂质量含量为3%，然后将，料 桨在3(TC熟化20小时。将上述原料^A挤出成型模具的内腔挤压，使得原料从 模具下面环状出口处挤出成为管状预制i丕体，后在7(TC的烘箱中烘干30分钟； 再将烘干后的管状预帝鹏体在热等静压机内进行800MPa， 350。C的高压致密均匀 化50分钟，加压介质为工业用氮气；高压致密均匀化后的管状预制坯体在氮气 中热解，温度90(TC，升温速率每分钟3i:，保温2小时；在真空中，反应熔渗 原料为硅，温度为1750。C，升温速率为每^l中5t:，保温4小时，在此烧结过程 中，熔渗原料Si与碳质蜂窝陶瓷中碳反应生成SiC，将原料中SiC结合起来， 在后面继续真空保温中，料浆原料中添加的Si及反应中残余的Si能够被去除， 使得孔壁成为多 L得具有多孔孔壁的SiC蜂窝陶瓷材料，平均 L径为20ttXt。
本实施例所得SiC蜂窝陶瓷材料的技术指标如下
外形尺寸外径100mm，壁厚20mm，长度200mm;致密度60%;组成 99.5%SiC， 0.5%Si;抗压强度不低于160MPa，材料导热率为50W/ (m'K);热膨 月长系数4.6ppm， 1400。C循环空冷300次无任何损坏。
权利要求
1.一种碳化硅陶瓷管状制品，其特征在于所述碳化硅陶瓷管材质为SiC和Si，按质量分数计，其成份由100～90％的碳化硅和0～10％的硅组成；组织均匀、具有均一管壁厚度，管壁厚度控制在0.5～20mm之间，管外径在5mm～100mm之间。
2. 按权利要求l所述的碳化硅陶瓷管状制品，特征在于组成碳化硅陶瓷管 的管壁结构为致密结构，或者采用造 L工艺成为微米多孔结构。
3. 按权利要求1所述的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，其特征在于，以固 体颗粒粉末和具有较高产碳率的高分子材料为原料，采用挤出成型工艺制备管状预制坯体后高压致密均匀化、热解、烧结，具体制备过程如下(1) 原料配制固体颗粒粉末、高分子材料按质量百分比例为(70wt%~50wt% ): (30 50wt%)，固化剂占树脂高分子材料质量的l~10wt%，将三种原料共混于有 机溶剂中，经机械搅拌后球磨，过滤，得料浆，所述料浆溶液溶质为总质量的 5~70%;后经风干去除料浆中一定量的有机溶剂，使风干后的有机溶剂质量含量 为1~5%，再经空气中2(MKTC熟化10 30小时，成为用来挤出成型的原料；固体颗粒粉末是碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末；高分子材料选自环 氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或几种；固化剂为对甲苯磺酸、五洛脱品、 草酸或拧檬酸；(2) 挤压成型将上述原料装入挤出成型模具的内腔，然后装上压头，在立式挤压机上加压, 使得原料从模具下面环状出口处挤出，成为与模具出口形状一致的管状预制坯体， 然后在50 8(TC的烘箱中烘干20^60併中；(3) 高压致密均匀化将步骤(2)中烘干后的管状预制坯体在热等静压机内进行500 1000MPa， 24(K40(TC的高压致密均匀化，保温保压时间为20 100分钟，加压介质为工业用氮气或者氩气；(4) 热解将步骤(3)中高压致密均匀化后的管状预制坯体在氩气、氮气或者真空保护气氛条件下热解，成为碳质结构陶瓷管坯；其中，升温速率每分钟1 1(TC， 升温至800 1200°C ，保温0.5 2小时； (5)液相反应熔渗将热解得到的碳质结构陶瓷管还进行反应熔渗烧结，反应烧结熔渗中选用的 原料为硅，在氩气、氮气或者真空保护气氛下渗硅烧结，升温速率为每分钟 5~15°C，熔j拟鹏为140(M90(TC，保温0.5 5小时，得碳化硅陶瓷管状制品。
4. 按照权禾腰求3所述的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，其特征在于挤 出模具为组合模，模具出口形状为环状，控帝U挤出成型的管坯外形尺寸，环状出 口的间隙在0.5 20mm之间，环出口外径在5mm 100mm之间，挤出长度不限。
5. 按照权禾腰求3所述的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，其特征在于采 用碳化硅粉和硅粉混合粉末时，二者质量比例为(60~90%): (40~10%)。
全文摘要
本发明属于碳化硅陶瓷材料及其制备技术领域，具体为一种高强度、高导热、低膨胀、抗热冲击性能高、外形尺寸可控的碳化硅陶瓷管状制品及其制备方法。所述碳化硅陶瓷管组织均匀、具有均一管壁厚度，管壁厚度可以控制在0.5～20mm之间，管外径可以在5mm～100mm之间，长度最大只受烧结炉限制，管壁可以为致密结构，也可具有微孔结构；本发明采用有机树脂及SiC粉末为主要原料，利用挤出成型工艺制备管状预制坯体，高压致密均匀化并热解后经反应熔渗烧结成为最终产品。本发明碳化硅陶瓷管状制品具有SiC陶瓷的基本特性，如强度高、热膨胀系数低、高导热、耐化学腐蚀、抗氧化、高温稳定好、抗热冲击能力强等；本发明制备方法工艺简单、操作方便、无需复杂设备，制造成本低。
文档编号C04B35/565GK101580390SQ20081001141
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者强 刘, 张劲松, 曹小明, 李明天, 杨振明, 冲 田 申请人:中国科学院金属研究所