[發明專利]一種高硬度的鉿基三元固溶體硼化物陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110088777.8
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112830792B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 黃梓鍵;郭偉明;張巖;許亮;林華泰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 彭玉婷

1.一種高硬度的鉿基三元固溶體硼化物陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

S1. 將HfO₂、ZrO₂、TiO₂、B₄C和碳粉加入溶劑和球磨介質，在球磨機上混合20~40h，干燥后得混合粉體；

S2. 將混合粉體模壓后的坯體放入石墨坩堝中真空熱處理，以5~15℃/min的速率升溫至1400~1600℃保溫0.5~2h，獲得鉿基三元固溶體硼化物粉體；

S3. 將鉿基三元固溶體硼化物粉體放入石墨模具中，采用放電等離子燒結以100~400℃/min的速率升溫至1000~1400℃時充入保護氣氛，再以100~400℃/min的速率升溫至1900~2100℃，保溫10~30min，加壓10~100MPa煅燒，制得鉿基三元固溶體硼化物粉體陶瓷；所述硼化物陶瓷的分子式為(Hf_aZr_bTi_c)B₂，其中0.1≤a≤0.9，0b0.9，0c0.9，且a+b+c=1；所述鉿基三元固溶體硼化物粉體的純度95.0~99.9wt%，粒徑為0.1~1μm；所述鉿基三元固溶體硼化物粉體的氧含量為0.01~5wt%，碳含量為0.01~5wt%；所述HfO₂、ZrO₂和TiO₂的純度均為99.0~99.9wt%，粒徑均為0.1~10μm；所述B₄C和碳粉的純度均為97~99.99 wt.%，粒徑均為1~1.5 μm；所述鉿基三元固溶體硼化物陶瓷的晶粒尺寸為4.67~6.62μm，相對密度為97~98%；所述鉿基三元固溶體硼化物陶瓷的硬度為34~35GPa。

2.根據權利要求1所述的高硬度的鉿基三元固溶體硼化物陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述溶劑為乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

3.根據權利要求1所述的高硬度的鉿基三元固溶體硼化物陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述保護氣氛為N₂或Ar。

4.一種高硬度的鉿基三元固溶體硼化物陶瓷，其特征在于，所述硼化物陶瓷是由權利要求1-3任一項所述的方法制備得到。

5.權利要求4所述的高硬度鉿基三元固溶體硼化物陶瓷在制備超硬磨具材料領域中的應用。