[發(fā)明專利]硼化物基陶瓷材料的表面預(yù)氧化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064952.4
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101318833A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓杰才;張幸紅;孟松鶴;徐林;韓文波;翁凌;王家智
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B41/80
• 分類號: C04B41/80
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 劉同恩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷材料的表面預(yù)氧化方法。

背景技術(shù)

硼化物基陶瓷材料具有高熔點、高硬度和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及耐腐蝕一 系列的優(yōu)良性能，是一種性能優(yōu)異的高溫陶瓷材料。硼化物陶瓷制品已廣泛用 作各種高溫結(jié)構(gòu)及功能材料，另外，此類材料具有較好的導(dǎo)電性能，可通過線 切割技術(shù)生產(chǎn)形狀復(fù)雜的部件。硼化物陶瓷材料雖然具有諸多優(yōu)點，但是其力 學(xué)性能(抗彎強度、斷裂韌性和抗熱震性能)較低，限制了以上優(yōu)異性能的應(yīng) 用。硼化物基陶瓷材料表面的光潔程度對力學(xué)性能有很大的影響，但是在硼化 物基陶瓷材料的制備及后期加工過程中，材料表面經(jīng)常會出現(xiàn)大量劃痕或微裂 紋，從而大大地降低了硼化物基陶瓷材料的力學(xué)性能。以前所用常規(guī)解決方法 是通過傳統(tǒng)的機械加工手段提高材料的表面精度，但是此類方法只是在一定程 度上減少表面劃痕和微裂紋的數(shù)量，不能從根本上解決由于材料表面缺陷而導(dǎo) 致材料性能的降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中硼化物基陶瓷材料的力學(xué)性能低的 問題，提供一種能有效消除硼化物基陶瓷材料表面缺陷的預(yù)氧化方法。

本發(fā)明硼化物基陶瓷材料的表面預(yù)氧化方法按以下步驟實施：一、用砂紙 對硼化物基陶瓷材料進行表面拋光處理至表面光潔度小于1μm；二、將拋光處 理后的材料放入燒結(jié)爐中，升溫至300～1500℃并保溫20～200min，然后隨爐 冷卻至室溫；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。

本發(fā)明硼化物基陶瓷材料的表面預(yù)氧化方法原理為：利用硼化物基陶瓷材 料的氧化產(chǎn)物對材料表面缺陷的彌合作用，通過合理設(shè)計氧化工藝(溫度、時 間)，實現(xiàn)材料的表面包覆一層致密的氧化膜，有效消除材料的表面缺陷，從 而提高其力學(xué)性能。

本發(fā)明成本低，工藝簡單，易于操作。采用本發(fā)明方法處理后的硼化物基 陶瓷復(fù)合材料，其抗彎強度值為751～901MPa，與未經(jīng)過預(yù)氧化處理的同體 系硼化物基陶瓷材料相比，抗彎強度增加了2.9％～17.5％。

經(jīng)表面預(yù)氧化的本發(fā)明硼化物基陶瓷材料表面包覆一層致密的氧化膜，可 以有效的減少材料在制備過程和后期加工過程中產(chǎn)生的劃痕或微裂紋。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方 式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式硼化物基陶瓷材料的表面預(yù)氧化方法按以下 步驟實施：一、用砂紙對硼化物基陶瓷材料進行表面拋光處理至表面光潔度小 于1μm；二、將拋光處理后的材料放入燒結(jié)爐中，升溫至300～1500℃并保溫 20～200min，然后隨爐冷卻至室溫；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟一中所用 硼化物基陶瓷材料為ZrB₂-SiC或HfB₂-SiC。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式 一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟一中依次 采用360目、600目和1000目砂紙對材料表面進行拋光處理。其它步驟及參 數(shù)與具體實施方式一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟二中將拋 光處理后的材料升溫至500～1400℃并保溫30～190min。其它步驟及參數(shù)與具 體實施方式一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟二中將拋 光處理后的材料升溫至600～1200℃并保溫60～190min。其它步驟及參數(shù)與具 體實施方式一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟二中將拋 光處理后的材料升溫至700～1000℃并保溫120～190min。其它步驟及參數(shù)與 具體實施方式一相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟二中將拋 光處理后的材料升溫至800℃并保溫180min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式 一相同。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一的不同點是步驟二中將拋 光處理后的材料兩端墊上耐火磚。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式一相同。

本實施方式使硼化物基陶瓷材料在燒結(jié)過程中底面也能與空氣充分的接 觸，形成致密的氧化膜。