[發(fā)明專利]一種B4C-Al2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010159306.7
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111320477A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 蔣小松;呂星星;孫大明;譚文悅;高奇;孫紅亮;趙梓有
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/117;C04B35/528;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲

本發(fā)明公開了一種B₄C?Al₂O₃復相陶瓷的制備方法，屬于粉末冶金技術領域；本發(fā)明以B₄C、α?Al₂O₃和石墨為原料，優(yōu)選以Y₂O₃為燒結助劑，然后經(jīng)過球磨混料，采用放電等離子燒結(SPS)，制備B₄C?Al₂O₃復相陶瓷，本發(fā)明以Y₂O₃為燒結助劑，在1350?1500℃范圍采用放電等離子燒結，可以制備接近完全致密的B₄C?Al₂O₃復相陶瓷，并具有很高的致密化速率(4×10^?3/s)，Y₂O₃含量為1.0vol％時B₄C?Al₂O₃復相陶瓷的相對致密度達到98.60％，硬度為23.75GPa，斷裂韌性為4.89MPa·m^1/2，抗彎強度為464.96MPa，并且將B₄C?Al₂O₃復相陶瓷的燒結溫度降低至1500℃以下。

技術領域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種B₄C-Al₂O₃復相陶瓷的制備方法。

背景技術

碳化硼陶瓷具有高硬度、低密度、耐磨性、耐酸堿腐蝕性以及良好的中子吸收性等優(yōu)良性能，使得其在航天航空、國防、核能和耐磨技術等領域都具有廣泛的應用，但由于燒結溫度高而且范圍窄，致密化制備困難，韌性較低等諸多問題，碳化硼材料的應用受到了極大的限制。純碳化硼陶瓷，需要采用超細粉末，在接近其熔點附近溫度無壓或熱壓燒結，才能得到致密度較高的陶瓷制品，并且由于孔隙率高和晶粒粗大等諸多問題，其斷裂韌性和抗彎強度通常很低。高性能碳化硼陶瓷的制備仍是一個亟待解決的難題，為了滿足人們對碳化硼陶瓷高致密度和增韌、增強的需求，眾多國內外學者己經(jīng)進行了長期研究，主要是通過添加燒結助劑來達到降低燒結溫度，提高致密度，改善韌性的目的。目前，添加少量C、金屬單質、金屬氧化物、硼化物等燒結助劑，通過無壓或熱壓工藝，也需要在2000℃左右高溫，才能制備出致密度高于95％的碳化硼陶瓷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就在于提供一種B₄C-Al₂O₃復相陶瓷的制備方法，以解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：

一種B₄C-Al₂O₃復相陶瓷的制備方法，依次包括以下步驟：

(1)配料：稱量原料，所述原料包括B₄C、α-Al₂O₃和石墨粉；

(2)球磨混料：將步驟(1)稱量好后的粉料放入球磨裝置進行球磨混料，得到混合均勻的物料；

(3)去除介質和干燥：將步驟(2)所得的混合均勻的物料進行干燥同時除去雜質，獲得干燥粉末；

(4)放電等離子燒結：將步驟(3)所得的干燥粉末放入石墨模具中進行放電等離子燒結，燒結溫度為1350-1500℃，得到B₄C-Al₂O₃復相陶瓷。

本申請的發(fā)明人通過試驗證明，放電等離子燒結，由于其等離子效應，電場效應、溫度場等作用，且致密化速率高，是降低碳化硼陶瓷燒結溫度的理想燒結工藝，并能顯著提高碳化硼陶瓷致密度，本發(fā)明的由于加入了適量的α-Al₂O₃作為粘結劑，配合適量的石墨，從而提高了陶瓷的力學性能。