[發(fā)明專利]碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711425257.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108658601A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李太平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都晉陽(yáng)科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/563
• 分類號(hào): C04B35/563;C04B35/565;C04B35/65
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法，其所需材料為：碳化硼、金屬硅、粘結(jié)劑、添加劑，本發(fā)明的碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法，采用活性劑包裹碳化硼表面，阻止硅元素侵蝕碳化硼，所制備的復(fù)合材料制作工藝簡(jiǎn)單，所制備的碳化硼復(fù)合材料具有強(qiáng)度極高、韌性好、密度低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

碳化硼別名黑鉆石，分子式為B4C，通常為灰黑色微粉。是已知最堅(jiān)硬的三種材料之一，用于坦克車的裝甲、避彈衣和很多工業(yè)應(yīng)用品中。它的摩氏硬度為9.3。它在19世紀(jì)作為金屬硼化物研究的副產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)，直到1930年代才被科學(xué)地研究。碳化硼可由電爐中用碳還原三氧化二硼制得。

碳化硼可以吸收大量的中子而不會(huì)形成任何放射性同位素，因此它在核能發(fā)電場(chǎng)里它是很理想的中子吸收劑，而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應(yīng)爐場(chǎng)里主要是做成可控制的棒狀，但有的時(shí)候會(huì)因?yàn)橐黾颖砻娣e而把它制成粉末狀。

因具有密度低、強(qiáng)度大、高溫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。在耐磨材料、陶瓷增強(qiáng)相，尤其在輕質(zhì)裝甲，反應(yīng)堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價(jià)格昂貴的金剛石、常見(jiàn)在磨削、研磨、鉆孔等方面的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)制備碳化硼和碳化硅的復(fù)合材料時(shí)，硅元素會(huì)腐蝕碳化硼形成硅碳硼復(fù)合物，硅碳硼復(fù)合物的韌性與強(qiáng)度值均明顯低于碳化硼，使得燒結(jié)的碳化硼復(fù)合材料出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，從而降低了材料質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法，其所需材料為：碳化硼、金屬硅、粘結(jié)劑、添加劑，

其制備方法為：

1）混合：將碳化硼粉末中加入占總重量6%至8%的粘結(jié)劑、占總重量1%的添加劑、占總重量50%的酒精進(jìn)行混合；

2）造粒：將粉末狀的混合物進(jìn)行噴霧造粒；

3）壓制：將細(xì)顆粒狀的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的壓強(qiáng)下壓制成硼餅；

4）干燥：將壓制成型的硼餅置入干燥室內(nèi)，進(jìn)行緩慢升溫干燥，干燥溫度從室溫緩慢升至200攝氏度，升溫耗時(shí)為24H，升溫速度為勻速升溫；

5）配硅：取硅含量大于99%的金屬硅粉40目至160目與占總重量3%的粘結(jié)劑進(jìn)行混合，將混合均勻的硅粉壓制成硅餅；

6）燒結(jié)：將硅餅重疊放置在硼餅上，并置入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1480攝氏度至1600攝氏度，真空度小于等于10pa；

7）冷卻：將燒結(jié)成型的板材隨爐冷卻，冷卻至常溫取出。

8）除硅：將表面殘余的硅渣進(jìn)行噴砂處理。

優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為酚醛樹(shù)脂，所述添加劑為表面活性劑，其主要成分為鈦酸酯鈦酸酯螯合物。

優(yōu)選的，所述除硅過(guò)程中清除表面殘?jiān)膰娚疤幚矸绞降目商鎿Q方式為打磨處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的碳化硅碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法，采用活性劑包裹碳化硼表面，阻止硅元素侵蝕碳化硼，所制備的復(fù)合材料制作工藝簡(jiǎn)單，所制備的碳化硼復(fù)合材料具有強(qiáng)度極高、韌性好、密度低等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

本發(fā)明的炭黑碳化硅碳化硼復(fù)合材料的制備方法，其所需材料為：碳化硼、金屬硅、粘結(jié)劑、添加劑，

其制備方法為：