[發(fā)明專利]一種高致密高抗熱震性復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310324135.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN103420676A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)密;徐崟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/583
• 分類號(hào): C04B35/583;C04B35/622
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，具體涉及一種高致密高抗熱震性復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代冶金等相關(guān)工業(yè)需要高溫結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)異的綜合性能，其中尤以力學(xué)性能、抗熱震性、抗氧化性以及可機(jī)加工性最為重要。六方氮化硼作為一種高溫結(jié)構(gòu)材料，具有良好的耐高溫性、耐腐蝕性、高溫化學(xué)穩(wěn)定性以及抗熱震性，尤其是具有突出的可機(jī)加工性，因此被廣泛應(yīng)用在冶金等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。但是其力學(xué)性能以及抗氧化性較差，而且，h-BN中的?B原子和O原子通過強(qiáng)烈的共價(jià)鍵結(jié)合，其自擴(kuò)散系數(shù)非常的低，片狀BN在高溫?zé)Y(jié)時(shí)易形成卡片式搭橋結(jié)構(gòu)，因此h-BN很難燒結(jié)致密，這也在一定程度上降低了其機(jī)械性能和抗氧化性，進(jìn)一步限制了其應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)外的專利主要是通過添加高強(qiáng)度的成分來提高BN材料的力學(xué)性能，但是卻在一定程度上降低了BN材料的抗熱震性，不利于其高溫下的應(yīng)用。并且國(guó)內(nèi)外關(guān)于提高BN材料的抗氧化性以及制備技術(shù)方面的研究十分稀少。因此，獲得一種力學(xué)性能、抗熱震性以及抗氧化性均十分優(yōu)異的BN材料顯得尤為迫切。

為獲得一種力學(xué)性能、抗熱震性均十分優(yōu)異的BN材料，本發(fā)明選用多種添加物，在提高BN材料強(qiáng)度的同時(shí)，進(jìn)一步提高了其抗熱震性，利用簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝，制備出綜合性能十分優(yōu)異的高致密高抗熱震性復(fù)合材料，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外在這一方面的空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高致密高抗熱震性復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

高致密高抗熱震性復(fù)合材料以BN為基體，ZrO₂、Al₂O₃、Si₃N₄為添加物，按重量百分比計(jì)，其中BN為50-85%、ZrO₂為5-30%、Al₂O₃為3-30%、Si₃N₄為2-30%，助燒劑為5%。

所述的BN的優(yōu)選含量為60-85%。

ZrO₂的優(yōu)選含量為10-30%。

Al₂O₃的優(yōu)選含量為5-20%。

Si₃N₄的優(yōu)選含量為2-20%。

高致密高抗熱震性復(fù)合材料的制備方法的步驟如下：

1)將重量百分比分別為50-85%的BN，5-30%的ZrO₂，3-30%的Al₂O₃，2-30%的Si₃N₄以及5%的助燒劑粉末混合得到初始粉料；

2)將初始粉料置于球磨罐中，以乙醇作為分散劑，球磨1-20小時(shí)，于烘箱中烘干；

3)將烘干的粉末過篩，于2-80MPa下靜壓造粒得到坯體；

4)將靜壓得到的坯體破碎，過30-50目篩得到粉料；

5)將粉料直接放置于石墨模具中，在通有N₂的熱壓爐中以10-30℃/min的升溫速率升至1700-1900℃，保溫10-90min，熱壓壓力為10-50MPa，燒制成高致密高抗熱震性復(fù)合材料。

球磨時(shí)球料比為3-15:1。

步驟3）過篩后的BN粉末平均粒度為0.5-5μm，ZrO₂、Al₂O₃、Si₃N₄粉末平均粒度為1-10μm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果：

1)制備出來的高致密高抗熱震性復(fù)合材料強(qiáng)度高，并且抗熱震性及抗氧化性能均十分優(yōu)異，結(jié)構(gòu)均勻，整體可靠性高；

2)燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時(shí)間短，工藝簡(jiǎn)單，成本低。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1)將重量百分比分別為85%的BN，5%的ZrO₂，3%的Al₂O₃，2%的Si₃N₄粉末以及5%的助燒劑粉末均勻混合；

2)將混合粉料置于球磨罐中，以乙醇作為分散劑，球磨1小時(shí)，于烘箱中烘干，所得BN粉末平均粒度為5μm，ZrO₂、Al₂O₃、Si₃N₄粉末平均粒度為10μm；