技术摘要：
本发明涉及一种多晶SiC—金刚石双层复合材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域，所述方法以SiC粉末或多晶块体、金刚石粉末为原料，对原料进行净化处理，预压成型，预压成型的原料用金属包裹体包裹，装配高压组装单元，放置于超高压设备中，在600‑2300℃，1‑25 GP 全部
背景技术：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种利用SiC粉末或多晶块 体、金刚石粉末为原料，在高温高压条件下制备多晶SiC—金刚石双层复合材料的方法。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种多晶SiC—金刚石双层复合材料 的制备方法，具体包括如下步骤 a、原料处理：用无水乙醇分别处理晶粒尺寸为3 nm-500 μm的金刚石粉末和晶粒尺寸 为3 nm-500 μm的SiC粉末或多晶块体，废液倒出后，在100-120 ℃条件下进行烘干；干燥后 的金刚石粉末和SiC粉末或多晶块体中分别加适量的去离子水，分别进行预压成型，把成型 3 CN 111548165 A 说 明 书 2/4 页 样品放入真空干燥箱中真空干燥； b、装配烧结单元：将预压成型的原料用金属包裹体进行包裹，避免样品在高温高压下 污染；将带有金属包裹体的原料装入高压烧结单元中，将组装好的高压烧结单元放入干燥 箱中恒温干燥备用； c、高温高压烧结：将高压烧结单元放入高压设备的合成腔体中，然后开始升压，达到设 定压力后，升温加热，保温一段时间；保温结束后，停止加热，保压一段时间后再开始缓慢降 压； d、样品处理：取出合成腔体内的样品，去除样品外面包裹的金属包裹体，对内部样品进 行打磨、抛光以及酸洗后，得到多晶SiC—金刚石双层复合材料。 优选的，所述晶粒尺寸为3 nm-500 μm的金刚石粉末原料中添加有烧结助剂A，所 述晶粒尺寸为3 nm-500 μm的SiC多晶块体或粉末原料中添加有烧结助剂B。 优选的，所述烧结助剂A为Fe、Co、Ni、Si中的一种或多种，所述烧结助剂B为Fe、Si 中的一种或两者的混合物。 优选的，所述高温高压烧结的条件是烧结压力1-25 GPa、烧结温度600-2300 ℃、 保温时间20秒- 5小时。 优选的，所述高温高压烧结的条件是烧结压力1-4.5 GPa、烧结温度600-1300 ℃、 保温时间20秒-3分钟。 优选的，制备得到的多晶SiC—金刚石双层复合材料的厚度为2-200 mm，其中多晶 SiC层厚度为1-199 mm，多晶金刚石厚度为1-199 mm。 优选的，所述高压设备是国产六面顶压机。 本发明具有以下有益效果： 1、本发明制备的多晶SiC—金刚石双层复合材料，具有多晶金刚石与多晶SiC双层结 构，多晶金刚石层的主相为金刚石，多晶SiC层的主相为α-SiC，两层多晶材料结合紧密，相 对密度高，气孔率低，晶粒大小均匀分布，具有良好的力学性能，如高硬度（多晶金刚石层的 维氏硬度为55-80 GPa，多晶SiC层的硬度为22-30 GPa）、高韧性（多晶金刚石层的断裂韧性 为7.1-14.4 MPa·m1/2，多晶SiC层的断裂韧性为2.3-4.7 MPa·m1/2）等，既具备金刚石高硬 度高断裂韧性的特点，又结合了SiC耐磨性好、密度低、成本低的优点，具有广泛的应用前 景； 2、本发明利用高温高压条件制备多晶SiC—金刚石双层复合材料，高压可以抑制晶粒 在高温条件下异常长大，成功解决了SiC在高温常压烧结过程中晶粒异常长大的问题； 3、本发明可利用国产六面顶压机制备多晶SiC—金刚石双层复合材料，能够实现大规 模的工业化生产，降低生产成本。 附图说明 图1为本发明工艺流程图； 图2为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 图3为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图4为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图； 图5为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 4 CN 111548165 A 说 明 书 3/4 页 图6为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图7为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图； 图8为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 图9为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图10为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图。
技术实现要素：
下面通过附图和
本发明涉及一种多晶SiC—金刚石双层复合材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域，所述方法以SiC粉末或多晶块体、金刚石粉末为原料，对原料进行净化处理，预压成型，预压成型的原料用金属包裹体包裹，装配高压组装单元，放置于超高压设备中，在600‑2300℃，1‑25 GP 全部
背景技术：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种利用SiC粉末或多晶块 体、金刚石粉末为原料，在高温高压条件下制备多晶SiC—金刚石双层复合材料的方法。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种多晶SiC—金刚石双层复合材料 的制备方法，具体包括如下步骤 a、原料处理：用无水乙醇分别处理晶粒尺寸为3 nm-500 μm的金刚石粉末和晶粒尺寸 为3 nm-500 μm的SiC粉末或多晶块体，废液倒出后，在100-120 ℃条件下进行烘干；干燥后 的金刚石粉末和SiC粉末或多晶块体中分别加适量的去离子水，分别进行预压成型，把成型 3 CN 111548165 A 说 明 书 2/4 页 样品放入真空干燥箱中真空干燥； b、装配烧结单元：将预压成型的原料用金属包裹体进行包裹，避免样品在高温高压下 污染；将带有金属包裹体的原料装入高压烧结单元中，将组装好的高压烧结单元放入干燥 箱中恒温干燥备用； c、高温高压烧结：将高压烧结单元放入高压设备的合成腔体中，然后开始升压，达到设 定压力后，升温加热，保温一段时间；保温结束后，停止加热，保压一段时间后再开始缓慢降 压； d、样品处理：取出合成腔体内的样品，去除样品外面包裹的金属包裹体，对内部样品进 行打磨、抛光以及酸洗后，得到多晶SiC—金刚石双层复合材料。 优选的，所述晶粒尺寸为3 nm-500 μm的金刚石粉末原料中添加有烧结助剂A，所 述晶粒尺寸为3 nm-500 μm的SiC多晶块体或粉末原料中添加有烧结助剂B。 优选的，所述烧结助剂A为Fe、Co、Ni、Si中的一种或多种，所述烧结助剂B为Fe、Si 中的一种或两者的混合物。 优选的，所述高温高压烧结的条件是烧结压力1-25 GPa、烧结温度600-2300 ℃、 保温时间20秒- 5小时。 优选的，所述高温高压烧结的条件是烧结压力1-4.5 GPa、烧结温度600-1300 ℃、 保温时间20秒-3分钟。 优选的，制备得到的多晶SiC—金刚石双层复合材料的厚度为2-200 mm，其中多晶 SiC层厚度为1-199 mm，多晶金刚石厚度为1-199 mm。 优选的，所述高压设备是国产六面顶压机。 本发明具有以下有益效果： 1、本发明制备的多晶SiC—金刚石双层复合材料，具有多晶金刚石与多晶SiC双层结 构，多晶金刚石层的主相为金刚石，多晶SiC层的主相为α-SiC，两层多晶材料结合紧密，相 对密度高，气孔率低，晶粒大小均匀分布，具有良好的力学性能，如高硬度（多晶金刚石层的 维氏硬度为55-80 GPa，多晶SiC层的硬度为22-30 GPa）、高韧性（多晶金刚石层的断裂韧性 为7.1-14.4 MPa·m1/2，多晶SiC层的断裂韧性为2.3-4.7 MPa·m1/2）等，既具备金刚石高硬 度高断裂韧性的特点，又结合了SiC耐磨性好、密度低、成本低的优点，具有广泛的应用前 景； 2、本发明利用高温高压条件制备多晶SiC—金刚石双层复合材料，高压可以抑制晶粒 在高温条件下异常长大，成功解决了SiC在高温常压烧结过程中晶粒异常长大的问题； 3、本发明可利用国产六面顶压机制备多晶SiC—金刚石双层复合材料，能够实现大规 模的工业化生产，降低生产成本。 附图说明 图1为本发明工艺流程图； 图2为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 图3为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图4为实例1多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图； 图5为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 4 CN 111548165 A 说 明 书 3/4 页 图6为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图7为实例2多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图； 图8为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的扫描电镜分析图； 图9为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶SiC层扫描电镜分析图； 图10为实例3多晶SiC—金刚石双层复合材料的多晶金刚石层扫描电镜分析图。
技术实现要素：
下面通过附图和
