[發(fā)明專(zhuān)利]一種微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811608115.3
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109439952B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱豐;董柏欣;常芳;姜啟川
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/10;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/14;C22C1/05;C22C21/00;B01D11/02
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 姜美洋

本發(fā)明公開(kāi)一種微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒的制備方法，包括：將Al粉、Ti粉、Cu粉、Mg粉以及B₄C和BN混合粉末制成圓柱形壓坯，進(jìn)行真空燒結(jié)，得到原位多尺度TiCN、AlN和TiB₂顆粒的陶鋁復(fù)合材料將所述陶鋁復(fù)合材料切塊置于蒸餾水中，并加入濃度為36wt.％～38wt.％的鹽酸，靜置12～24h，去除透明液體，得到陶瓷顆粒；其中，所述蒸餾水與鹽酸的體積分?jǐn)?shù)比為1:2；將所述陶瓷顆粒進(jìn)行去離子水超聲洗滌4～6次后，進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲洗滌2～3次，干燥得到微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒。通過(guò)原位反應(yīng)，并優(yōu)化TiCN?AlN?TiB₂顆粒的百分含量，真空熱壓燒結(jié)制備含有多相混雜尺度的陶瓷顆粒的陶鋁復(fù)合材料，并通過(guò)萃取手段收集鹽酸腐蝕鋁基體后留下的微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納米陶瓷顆粒制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒的制備方法。

背景技術(shù)

過(guò)渡金屬碳化物、氮化物、硼化物陶瓷具有較高的比強(qiáng)度、較高的硬度及彈性模量、較高的熔點(diǎn)、以及較低的熱膨脹系數(shù)以及良好的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、化學(xué)和微電子等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，他們常用于高溫陶瓷，耐磨、耐腐蝕及高性能切削工件。其中過(guò)渡金屬碳化物、氮化物，如TiC、TiN陶瓷顆粒，以其為增強(qiáng)相的復(fù)合材料具有較高的硬度以及耐磨損性能，可以廣泛用于工程材料中提高其力學(xué)性能。另外，在Al中利用陶瓷顆粒還可以制備出界面結(jié)合良好的梯度陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，可以有效緩解金屬陶瓷與傳統(tǒng)金屬材料相連接時(shí)兩者之間熱匹配性較差的從而引發(fā)熱應(yīng)力的現(xiàn)象,即用于梯度復(fù)合材料；硼化物陶瓷材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，如過(guò)渡金屬硼化物TiB2：TiB2具有良好的導(dǎo)電性能以及穩(wěn)定的化學(xué)性能,可以用于耐腐蝕材料、耐磨材料、超高溫耐火材料等，此外，硼化物陶瓷具有其他微波吸收材料無(wú)法相比的優(yōu)異耐環(huán)境性，在用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船、電子設(shè)備、元件、微波反射室等應(yīng)用以及提高雷達(dá)與微波設(shè)備性能、減少雷達(dá)散射面積等方面具有重要的優(yōu)勢(shì)。而AlN陶瓷，由于其熱導(dǎo)率較高，熱膨脹系數(shù)較低，介電損耗低，絕緣性較好，在熱管理材料、電子封裝等熱沉材料和功能材料領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。其與硅片或鋁基體的熱膨脹系數(shù)相匹配，可用于先進(jìn)功能材料中的陶瓷相。由于AlN具有高導(dǎo)熱性，無(wú)毒，低介電常數(shù)，高電阻和高化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，AlN也是微波吸收材料的絕佳選擇。

綜上所述，TiCN、AlN、TiB₂陶瓷均具有較優(yōu)異的綜合性能，應(yīng)用于復(fù)合材料中時(shí)，不僅可以提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、塑形及模量，提高耐磨性和耐腐蝕性，還可以降低熱膨脹系數(shù)，增加熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，還能做到高性能吸收微波；因此，TiCN、AlN、TiB₂這具有優(yōu)良特性的陶瓷顆粒在合金中的進(jìn)一步應(yīng)用可以有效降低成本，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且可以實(shí)現(xiàn)功能材料中越來(lái)越高的要求，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。尤其是微納米尺寸小尺寸陶瓷顆粒的制備，更突出了多相陶瓷顆粒的尺寸效應(yīng)，強(qiáng)化其功能應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒的制備方法，通過(guò)原位反應(yīng)，并優(yōu)化TiCN-AlN-TiB₂顆粒的百分含量，真空熱壓燒結(jié)制備含有多相混雜尺度的陶瓷顆粒的陶鋁復(fù)合材料，并通過(guò)萃取手段收集鹽酸腐蝕鋁基體后留下的微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種微納米混雜尺度多相陶瓷顆粒的制備方法，包括：

步驟1：將Al粉、Ti粉、Cu粉、Mg粉以及B₄C和BN混合粉末制成圓柱形壓坯，包好石墨紙置于石墨模具中進(jìn)行真空燒結(jié)，以25～60K/min的加熱速率升溫至573K，并進(jìn)行真空除氣10～20min；繼續(xù)升溫至773K時(shí)，保溫10～25min；