[發明專利]一種碳化硼陶瓷復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911079644.3
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110759735A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 劉宗泉;田陸
• 申請（專利權）人: 北京鐳硼科技有限責任公司
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/622
• 代理公司: 11427 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳娟

本發明公開了一種碳化硼陶瓷復合材料及其制備方法，屬于陶瓷材料技術領域。該碳化硼陶瓷復合材料的制備方法包括以下步驟：碳化硼和二硼化鈦混在一起，并添加有機溶劑進行球磨處理，得到漿料；對上述漿料進行真空烘干，得到原料粉末；將上述原料粉末置于2000～2200℃的真空條件下進行熱壓燒結，得到所述的碳化硼陶瓷復合材料。本發明通過采用在碳化硼中添加二硼化鈦作為燒結助劑，利用二硼化鈦與碳化硼發生共晶反應，強化固溶和再結晶過程，促進元素擴散和燒結全致密化，從而可以提升碳化硼陶瓷復合材料的抗彎強度和斷裂韌性，以獲得具有全致密和高力學性能的碳化硼陶瓷復合材料。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體是一種碳化硼陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

作為一種綜合性能優異的新型陶瓷材料，碳化硼具有低密度、超高硬度、耐磨、耐高溫、良好的化學穩定性及中子吸收能力等優良性能而被廣泛的用作防彈裝甲、高溫耐磨材料、發動機噴嘴、反應堆控制材料和屏蔽材料。

由于碳化硼中共價鍵含量高達90％以上，并且其自擴散系數低，因此，目前的碳化硼陶瓷材料很難達到高致密度，其存在強度及韌性偏低等問題，難以滿足現在實際應用中對高性能陶瓷材料的要求，并且碳化硼單相陶瓷韌性不足，這都極大地限制了碳化硼陶瓷的應用發展。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種碳化硼陶瓷復合材料的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

一種碳化硼陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、按照質量分數計，稱取以下組分：碳化硼65％～90％、二硼化鈦10％～35％，各組分的質量分數之和為100％，備用；

S2、將上述稱取的碳化硼和二硼化鈦混在一起，并添加有機溶劑進行球磨處理，得到漿料；

S3、對上述漿料進行真空烘干，得到原料粉末；

S4、將上述原料粉末置于2000～2200℃的真空條件下進行熱壓燒結，得到所述的碳化硼陶瓷復合材料。

作為本發明實施例提供的一種優選方案，所述碳化硼的平均粒徑為0.3～5μm；所述二硼化鈦的平均粒徑為0.1～3μm。

作為本發明實施例提供的另一種優選方案，所述的步驟S2中，有機溶劑為無水乙醇，球磨處理時的球料比為(2～8):1，球磨轉速為200～500r/min。

作為本發明實施例提供的另一種優選方案，所述的步驟S4具體包括以下步驟：

S41、將上述原料粉末裝入石墨模具內；

S42、將上述裝有原料粉末的石墨模具置于真空條件下，并升溫至2000～2200℃后，再進行熱壓燒結，得到所述的碳化硼陶瓷復合材料。

作為本發明實施例提供的另一種優選方案，所述的步驟S41中，石墨模具與原料粉末之間隔有一層0.1～0.5mm厚度的石墨紙。

作為本發明實施例提供的另一種優選方案，所述的步驟S42中，升溫的過程為：先以10～30℃/min的升溫速率將溫度升至1600～1900℃后，再以5～10℃/min的升溫速率將溫度升至2000～2200℃。

作為本發明實施例提供的另一種優選方案，所述的步驟S42中，熱壓燒結時加壓的壓力為10～90MPa。

本發明實施例的另一目的在于提供一種采用上述制備方法制得的碳化硼陶瓷復合材料。