[發明專利]一種鋁鎂硼增韌增強陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201410848895.4
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104591769A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 伍尚華;陳健;弓滿鋒;張鳳林;周玉梅;李鵬程;白坤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/81
• 分類號: C04B35/81;C04B35/58;C04B35/626
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 任哲夫

技術領域

本發明涉及陶瓷制備技術領域，尤其涉及一種鋁鎂硼增韌增強陶瓷及其制備方法。

背景技術

鋁鎂硼(AlMgB₁₄)陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化學穩定性好等特點，常在軍事裝備及高力學性能的機械設備上使用，但由于AlMgB₁₄陶瓷材料的韌性較低，限制了其應用范圍。因此，需要改善AlMgB₁₄陶瓷材料的斷裂韌性與強度。許多學者在AlMgB₁₄材料用于刀具等制造方面進行了較多的探索，但受制于AlMgB₁₄低的斷裂韌性及低的高溫強度，無法在刀具材料上得到較好的應用。因此需要對AlMgB₁₄材料進行增韌增強，以滿足在刀具制備方面的性能要求。

發明內容

本發明針對現有的鋁鎂硼陶瓷材料的斷裂韌性、硬度和強度較低，限制了其應用的問題，采用添加SiC晶須或復合添加Ni₃Al相和SiC晶須的方法，使AlMgB₁₄的斷裂韌性大幅增加，明顯改善其硬度、強度和高溫性能，最終得以改善應用該陶瓷材料制備的刀具的高溫性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種鋁鎂硼增韌增強陶瓷，由復合原料制成，所述復合原料包括以下質量百分比的各組分：2-25％的SiC晶須，余量為AlMgB₁₄預反應粉。

優選的，所述復合原料還包括Ni₃Al混合粉體，復合原料中Ni₃Al混合粉體的質量百分比為8-16％。更優選的，復合原料中各組分的質量百分比為：6％的SiC晶須，12％的Ni₃Al混合粉體，余量為AlMgB₁₄預反應粉。

上述AlMgB₁₄預反應粉由鋁粉、鎂粉和硼粉按摩爾比Al：Mg：B＝1:1:14混合均勻后在20MPa下加熱至1350-1450℃并保溫90min，冷卻并研磨后制得。

上述Ni₃Al混合粉體中含有以下質量百分比的各組分：19-20％的Al，9.0-9.5％的Cr，0.6-0.65％的Zr，0.6-0.65％的Y，0.6-0.65％的V，0.95-1％的B，余量為Ni。

優選的，用于制備AlMgB₁₄預反應粉的硼粉經真空加熱至1500℃并保溫2h處理。

優選的，所述鋁粉的粒徑為1-2μm，鎂粉的粒徑為60-80μm，硼粉的粒徑為2-5μm。

以上所述鋁鎂硼增韌增強陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

S1混料：將鋁粉、鎂粉和硼粉按摩爾比Al：Mg：B＝1:1:14混合均勻得混合物，然后將混合物置于20MPa下加熱至1350-1450℃并保溫90min，冷卻后制得AlMgB₁₄，將AlMgB₁₄研磨后得到AlMgB₁₄預反應粉。

接著，按比例將AlMgB₁₄預反應粉和SiC晶須混合均勻，得復合原料。優選的，按比例將AlMgB₁₄預反應粉、SiC晶須和Ni₃Al混合粉體混合均勻，得復合原料。優選的，所得復合原料過80-200目篩。

上述的Ni₃Al混合粉體由以下步驟制得：將19-20％的Al，9.0-9.5％的Cr，0.6-0.65％的Zr，0.6-0.65％的Y，0.6-0.65％的V，0.95-1％的B和余量的Ni混合在一起，得混合粉體；在惰性氣氛下球磨混合粉體50h，得Ni₃Al混合粉體。

優選的，先將用于制備AlMgB₁₄預反應粉的硼粉置于1×10^-3Pa的真空爐中，由室溫加熱至1500℃并保溫2h，然后隨爐降溫至室溫；接著再將硼粉、鎂粉和鋁粉按比例混合。

優選的，先將混合物置于球磨機中球磨10h，然后將混合物裝入模具中并冷壓成生坯，所述生坯的密度為理論密度的60％；接著將生坯置于20MPa下加熱至1350-1450℃并保溫90min，冷卻后制得AlMgB₁₄，將AlMgB₁₄粉碎后得到AlMgB₁₄預反應粉。