[發(fā)明專利]一種細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111484331B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 王為民;師云威;成立;何強龍;傅正義
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/58;C04B35/64
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

本發(fā)明涉及一種細晶粒富硼碳化硼基陶瓷復合材料及其制備方法，其主要物相是富硼碳化硼和硼化鈦，硼化鈦分散在富硼碳化硼中，富硼碳化硼和硼化鈦物相分布均勻，晶粒之間無裂紋。所述的細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料由碳化鈦粉體和硼粉混合粉體，經過放電等離子燒結而成，其中按質量百分比計碳化鈦粉體39.5％?44.3％，硼粉55.7％?60.5％。本發(fā)明提供的富硼碳化硼?硼化鈦陶瓷復合材料具有均勻的晶粒尺寸和物相分布，碳化硼硼碳比大且方便調控；材料具有高的致密度和優(yōu)異的性能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶瓷復合材料及其制備方法，尤其涉及一種細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

硼化物陶瓷是一類重要的工程材料，由于其獨特的物理化學性質(如高硬度、高模量、低比重、優(yōu)良的耐高溫性能和導電性)在現代工業(yè)和國防建設中具有十分重要的應用前景。近十年來，有關硼化物陶瓷材料的研究在國內外引起了極大的關注。碳化硼陶瓷是硼化物陶瓷中綜合性能特別突出的一種工程陶瓷，其優(yōu)異的綜合性能使其成為國防建設關鍵新材料之一。在保持其優(yōu)良的耐高溫性、高硬度、高模量和低比重的前提下，如何進一步提高硼化物陶瓷的強韌性是目前研究的關鍵問題之一。2006年，Basu在綜合分析了硼化物陶瓷的研究現狀后，在International materials reviews上撰文指出，高性能硼化陶瓷的發(fā)展必須解決超細晶粒材料制備技術、納米復合材料制備技術問題。但是到目前為止，相關的研究還沒有取得大的進展。

為了提高碳化硼陶瓷材料的機械性能，近十年來，主要采取的技術手段是細化材料晶粒和第二相彌散強化技術，但是由于碳化硼納米粉末的制備十分困難，同時燒結條件相當苛刻，因此，碳化硼超細晶粒陶瓷的制備研究進展不大。

現有技術一般為了制備細晶粒碳化硼基復合陶瓷，都是采用超細的碳化硼原材料，但是碳化硼陶瓷很難細化，同時超細粉體的顆粒很難在復合材料體系中均勻分散。即在有關碳化硼-硼化鈦陶瓷復合材料的研究中，一般采用碳化硼、硼化鈦陶瓷微粉直接添加混合復合來制備復合材料。這種方法難以獲得具有納米結構的復合材料，復合材料組織粗大、分布不均，最終獲得的材料性能不好。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種具有細晶粒結構的碳化硼基陶瓷復合材料及其制備方法。該碳化硼基復合陶瓷主要物相為富硼碳化硼和硼化鈦，晶粒小，強度和韌性好。該方法工藝簡單，可以很好的控制晶粒尺寸，實現晶粒的細化，制備出強度和韌性良好的碳化硼基陶瓷復合材料。

為了達到以上目的，本發(fā)明采取如下技術方案予以實現：

一種細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料，主要物相是富硼碳化硼和硼化鈦，硼化鈦分散在富硼碳化硼中，富硼碳化硼和硼化鈦物相分布均勻，晶粒之間無裂紋。

按上述方案，富硼碳化硼48.5％-54％，硼化鈦46-51.5％。按上述方案，所述的硼化鈦晶粒的粒徑為0.80-1um。

按上述方案，所述的細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料由碳化鈦粉體和硼粉混合粉體，經過放電等離子燒結而成，其中按質量百分比計碳化鈦粉體39.5％-44.3％，硼粉55.7％-60.5％。

按上述方案，所述的混合粉體中碳化鈦粉體粒度在2-4um，純度大于99％；硼粉粒度在1-3um，純度大于95％。

上述細晶粒富硼碳化硼基復合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

稱量原料碳化鈦粉體和硼粉備用；

(2)將稱量好的粉體球磨；

(3)料漿干燥后研磨，過篩造粒，得到混合粉體；

(4)將干燥過篩后得到的混合粉體于等離子體火花燒結設備(PAS)中進行放電等離子燒結，所述的燒結條件為：1300-1400℃保溫反應5-10min，然后升溫燒結致密化，制備得到致密的細晶粒富硼碳化硼基陶瓷復合材料。