本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)、高韌的陶瓷復(fù)合材料及其制備。
背景技術(shù)：
：復(fù)合材料通常具有不同材料相互取長(zhǎng)補(bǔ)短的良好綜合性能。復(fù)合材料兼有兩種或兩種以上材料的特點(diǎn)，能改善單一材料的性能，如提高強(qiáng)度、增加韌性和改善介電性能等。作為高溫結(jié)構(gòu)材料用的陶瓷復(fù)合材料，主要用于宇航，軍工等部門(mén)。此外，在機(jī)械、化工、電子技術(shù)等領(lǐng)域也廣泛采用各種陶瓷復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類(lèi)復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點(diǎn)是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個(gè)有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品?，F(xiàn)有陶瓷復(fù)合材料的韌性有待提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)、高韌的陶瓷復(fù)合材料及其制備。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種陶瓷復(fù)合材料，通過(guò)如下重量份的原料制備而成：納米碳化鈦，35-45份；納米氮化鈦，30-40份；納米碳化硅，25-35份；方解石粉，5-15份；改性納米伊里土，5-15份；去離子水，8-12份；礦物油，6-10份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，3-5份；富馬酸，2-4份；所述改性納米伊里土的制備方法為：將60-80重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-30％冰醋酸溶液浸泡3-5小時(shí)后，取出沖洗至中性，50-60℃烘干至含水量為3-5％；加入4-6份蓖麻油混合均勻，再加入3-5份二巰基丙醇、1-3份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。優(yōu)選地，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。優(yōu)選地，所述的陶瓷復(fù)合材料通過(guò)如下重量份原料制成：納米碳化鈦，40份；納米氮化鈦，35份；納米碳化硅，30份；方解石粉，10份；改性納米伊里土，10份；去離子水，10份；礦物油，8份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，4份；富馬酸，3份。優(yōu)選地，所述的陶瓷復(fù)合材料通過(guò)如下重量份原料制成：納米碳化鈦，35份；納米氮化鈦，30份；納米碳化硅，25份；方解石粉，5份；改性納米伊里土，5份；去離子水，8份；礦物油，6份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，3份；富馬酸，2份。優(yōu)選地，所述的陶瓷復(fù)合材料通過(guò)如下重量份原料制成：納米碳化鈦，45份；納米氮化鈦，40份；納米碳化硅，35份；方解石粉，15份；改性納米伊里土，15份；去離子水，12份；礦物油，10份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，5份；富馬酸，4份。上述陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)200-300目篩，850-950℃煅燒0.5-1.5小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，120-140℃烘干；步驟S3，1650-1750℃下熱壓，熱壓壓力為25-35MPa，熱壓時(shí)間為50-60分鐘。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的陶瓷復(fù)合材料硬度、強(qiáng)度和韌度高，且制備方法簡(jiǎn)易。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明保護(hù)范圍。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。實(shí)施例1：陶瓷復(fù)合材料的制備原料重量份比：納米碳化鈦，40份；納米氮化鈦，35份；納米碳化硅，30份；方解石粉，10份；改性納米伊里土，10份；去離子水，10份；礦物油，8份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，4份；富馬酸，3份。其中，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例2：陶瓷復(fù)合材料的制備原料重量份比：納米碳化鈦，35份；納米氮化鈦，30份；納米碳化硅，25份；方解石粉，5份；改性納米伊里土，5份；去離子水，8份；礦物油，6份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，3份；富馬酸，2份。其中，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例3：陶瓷復(fù)合材料的制備原料重量份比：納米碳化鈦，45份；納米氮化鈦，40份；納米碳化硅，35份；方解石粉，15份；改性納米伊里土，15份；去離子水，12份；礦物油，10份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，5份；富馬酸，4份。其中，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例4：陶瓷復(fù)合材料的制備原料重量份比：納米碳化鈦，40份；納米氮化鈦，35份；納米碳化硅，30份；方解石粉，10份；改性納米伊里土，8份；去離子水，10份；礦物油，8份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，4份；富馬酸，3份。其中，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例5：陶瓷復(fù)合材料的制備原料重量份比：納米碳化鈦，40份；納米氮化鈦，35份；納米碳化硅，30份；方解石粉，10份；改性納米伊里土，12份；去離子水，10份；礦物油，8份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，4份；富馬酸，3份。其中，所述改性納米伊里土的制備方法為：將70重量份的納米伊里土放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％冰醋酸溶液浸泡4小時(shí)后，取出沖洗至中性，55℃烘干至含水量為4％；加入5份蓖麻油混合均勻，再加入4份二巰基丙醇、2份納米石墨粉，混合研磨，過(guò)200目篩即得。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和改性納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例6：對(duì)比實(shí)施例，納米伊里土不改性原料重量份比：納米碳化鈦，40份；納米氮化鈦，35份；納米碳化硅，30份；方解石粉，10份；納米伊里土，10份；去離子水，10份；礦物油，8份；硅烷偶聯(lián)劑KH560，4份；富馬酸，3份。陶瓷復(fù)合材料的制備方法：步驟S1，將納米碳化鈦、納米氮化鈦、納米碳化硅、方解石粉和納米伊里土混合球磨后過(guò)250目篩，900℃煅燒1小時(shí)，得混合顆粒；步驟S2，向步驟S1所得混合顆粒中加入剩余物料后球磨至混合均勻，130℃烘干；步驟S3，1700℃下熱壓，熱壓壓力為30MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘。實(shí)施例7：效果實(shí)施例分別測(cè)試實(shí)施例1-6制備的陶瓷復(fù)合材料的硬度、強(qiáng)度和韌度，結(jié)果見(jiàn)下表：維氏硬度(GPa)抗彎強(qiáng)度(MPa)斷裂韌度(MPa·m1/2)實(shí)施例1125129020實(shí)施例611812406實(shí)施例2-5與實(shí)施例1基本一致，不再一一羅列。結(jié)果表明，本發(fā)明提供的復(fù)合材料硬度、強(qiáng)度和韌度高，且制備方法簡(jiǎn)易。上述實(shí)施例的作用在于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3