本发明涉及碳化硅陶瓷领域，具体地，涉及一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
：随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于特种陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要组成部分，受到普遍重视。碳化硅陶瓷是近二十几年才开始发展的新材料，但由于其具有特别优良的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温性能，很快得到了开发应用，大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。碳化硅陶瓷作为少数几种适合用作高温结构零部件的候选材料之一，在高温、热冲击、腐蚀性等恶劣环境中显示出其独有的优越性。它的高温性能和应用潜力早已引起人们的重视，但其特性使之很难在常压下烧结致密，制得的碳化硅陶瓷密度较低，气孔率较高，无法满足工业化生产的需求。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料及其制备方法，解决了碳化硅陶瓷的特性使之很难在常压下烧结致密，制得的碳化硅陶瓷密度较低，气孔率较高，无法满足工业化生产的需求的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料的制备方法，制备方法包括：(1)将碳化硅、三氧化二铝粉体、氧化锆粉体、甲基羟甲基丙烯酸铵、羟甲基丙烯酸铵、陶瓷纤维、碳化硼、乳化硅油和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料m；(2)将浆料m干燥、造粒和陈腐后得到粉料n；干燥的条件至少包括：干燥的温度为45-55℃，干燥的时间为2-4h；陈腐的条件至少包括：陈腐的时间为1-2h；(3)将粉料n和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到碳化硅陶瓷材料；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为80-90mpa，保压时间为10-20s；第二段加压的条件至少包括：压力为20-40mpa，保压时间为30-50s；第三段加压的条件至少包括：15-35mpa，保压时间为10-20s；烧结的条件至少包括：在氮气和/或氩气环境中进行二次烧结处理，第一次烧结的温度为1350-1450℃，第一次烧结的时间为40-50min；第二次烧结的温度为800-1000℃，第二次烧结的时间为20-30min。本发明还提供了一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料，所述用于轴承的碳化硅陶瓷材料由上述的制备方法制得。通过上述技术方案，本发明提供了一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料及其制备方法，制备方法包括：将碳化硅、三氧化二铝粉体、氧化锆粉体、甲基羟甲基丙烯酸铵、羟甲基丙烯酸铵、陶瓷纤维、碳化硼、乳化硅油和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料m；将浆料m干燥、造粒和陈腐后得到粉料n；将粉料n和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到用于轴承的碳化硅陶瓷材料；通过各原料之间的协同作用和对烧结条件的优化，使得制得的用于轴承的碳化硅陶瓷材料具有较高的密度，且气孔率较低，可以充分满足现代工业化生产的需求。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明提供了一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料的制备方法，制备方法包括：(1)将碳化硅、三氧化二铝粉体、氧化锆粉体、甲基羟甲基丙烯酸铵、羟甲基丙烯酸铵、陶瓷纤维、碳化硼、乳化硅油和无水乙醇混合后进行球磨，得到浆料m；(2)将浆料m干燥、造粒和陈腐后得到粉料n；(3)将粉料n和烧结助剂混合后进行加压成型和烧结，得到碳化硅陶瓷材料；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为80-90mpa，保压时间为10-20s；第二段加压的条件至少包括：压力为20-40mpa，保压时间为30-50s；第三段加压的条件至少包括：15-35mpa，保压时间为10-20s；烧结的条件至少包括：在氮气和/或氩气环境中进行二次烧结处理，第一次烧结的温度为1350-1450℃，第一次烧结的时间为40-50min；第二次烧结的温度为800-1000℃，第二次烧结的时间为20-30min。在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的碳化硅陶瓷具有更高的密度和相对较低的气孔率，相对于100重量份的碳化硅，三氧化二铝粉体的用量为20-40重量份，氧化锆粉体的用量为5-10重量份，甲基羟甲基丙烯酸铵的用量为5-10重量份，羟甲基丙烯酸铵的用量为1-5重在量份，陶瓷纤维的用量为2-4重量份，碳化硼的用量为0.5-2.5重量份，乳化硅油的用量为0.5-1.5重量份，无水乙醇的用量为200-300重量份。在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的碳化硅陶瓷具有更高的密度和相对较低的气孔率，在步骤(1)中，球磨的条件至少包括：球磨的速度为220-250r/min，球磨的时间为1-2h。在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的碳化硅陶瓷具有更高的密度和相对较低的气孔率，烧结助剂的原料包括：氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、滑石粉、硅微粉和纤维素；相对于100重量份的氧化钙，氧化镁的用量为20-30重量份，三氧化二铝的用量为10-25重量份，滑石粉的用量为2-6重量份，硅微粉的用量为1-5重量份，纤维素的用量为1-3重量份。优选地，相对于100重量份的粉料n，烧结助剂的用量为8-12重量份。本发明还提供了一种用于轴承的碳化硅陶瓷材料，所述用于轴承的碳化硅陶瓷材料由上述的制备方法制得。以下将通过实施例对本发明进行详细描述。实施例1将100g碳化硅、20g三氧化二铝粉体、5g氧化锆粉体、5g甲基羟甲基丙烯酸铵、1g羟甲基丙烯酸铵、2g陶瓷纤维、0.5g碳化硼、0.5g乳化硅油和200g无水乙醇混合后进行球磨(球磨的速度为220r/min，球磨的时间为1h)，得到浆料m；将浆料m干燥(干燥的温度为45℃，干燥的时间为2h)、造粒和陈腐(陈腐的时间为1h)后得到粉料n；将100g粉料n和8g烧结助剂混合后进行加压成型和烧结(在氮气环境中进行二次烧结处理，第一次烧结的温度为1300℃，第一次烧结的时间为30min；第二次烧结的温度为800℃，第二次烧结的时间为20min)，得到用于轴承的碳化硅陶瓷材料a1；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为80mpa，保压时间为10s；第二段加压的条件至少包括：压力为20mpa，保压时间为30s；第三段加压的条件至少包括：15mpa，保压时间为10s；烧结助剂由以下含量的原料混合制得：100g氧化钙、20g氧化镁、10g三氧化二铝、2g滑石粉、1g硅微粉和1g纤维素。实施例2将100g碳化硅、40g三氧化二铝粉体、10g氧化锆粉体、10g甲基羟甲基丙烯酸铵、5g羟甲基丙烯酸铵、4g陶瓷纤维、2.5g碳化硼、1.5g乳化硅油和300g无水乙醇混合后进行球磨(球磨的速度为250r/min，球磨的时间为2h)，得到浆料m；将浆料m干燥(干燥的温度为55℃，干燥的时间为4h)、造粒和陈腐(陈腐的时间为2h)后得到粉料n；将100g粉料n和12g烧结助剂混合后进行加压成型和烧结(在氩气环境中进行二次烧结处理，第一次烧结的温度为1500℃，第一次烧结的时间为60min；第二次烧结的温度为1000℃，第二次烧结的时间为30min)，得到用于轴承的碳化硅陶瓷材料a2；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为90mpa，保压时间为20s；第二段加压的条件至少包括：压力为40mpa，保压时间为50s；第三段加压的条件至少包括：35mpa，保压时间为20s；烧结助剂由以下含量的原料混合制得：100g氧化钙、30g氧化镁、25g三氧化二铝、6g滑石粉、5g硅微粉和3g纤维素。实施例3将100g碳化硅、30g三氧化二铝粉体、8g氧化锆粉体、7g甲基羟甲基丙烯酸铵、3g羟甲基丙烯酸铵、3g陶瓷纤维、1.5g碳化硼、0.8g乳化硅油和250g无水乙醇混合后进行球磨(球磨的速度为230r/min，球磨的时间为1.5h)，得到浆料m；将浆料m干燥(干燥的温度为50℃，干燥的时间为3h)、造粒和陈腐(陈腐的时间为1.5h)后得到粉料n；将100g粉料n和10g烧结助剂混合后进行加压成型和烧结(在氩气环境中进行二次烧结，第一次烧结的温度为1400℃，第一次烧结的时间为45min；第二次烧结的温度为900℃，第二次烧结的时间为25min)，得到用于轴承的碳化硅陶瓷材料a3；其中，加压成型采用三段加压成型的方式，第一段加压的条件至少包括：压力为85mpa，保压时间为15s；第二段加压的条件至少包括：压力为30mpa，保压时间为40s；第三段加压的条件至少包括：25mpa，保压时间为15s；烧结助剂由以下含量的原料混合制得：100g氧化钙、25g氧化镁、18g三氧化二铝、4g滑石粉、3g硅微粉和2g纤维素。表1实施例编号体积密度g/cm3气孔率％实施例13.710.18实施例23.680.13实施例33.590.14通过上述表格数据可以看出，在本发明范围内制得的用于轴承的碳化硅陶瓷材料a1-a3具备较高的体积密度，且气孔率较低，而在本发明范围外制得的用于轴承的碳化硅陶瓷材料d1和d2的体积密度相对较低，气孔率相对较高。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12