[發明專利]一種納米粉體改性碳化硅-碳化硼復相陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202210336523.8
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114591086B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 孫孟勇;楊雙燕;張武;高曉菊;李國斌;尹飛;曲俊峰;童鶴;郭敏;欒承華
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五二研究所煙臺分所有限責任公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/563;C04B35/622
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 申玉娟

本發明公開了一種納米粉體改性碳化硅?碳化硼復相陶瓷，按照質量百分比計，包括：碳化硅粉體與碳化硼粉體90wt％～98wt％，碳粉1wt％～5wt％，氧化鋯粉體1wt％～5wt％，納米石墨烯粉體1wt％～5wt％；其中，碳化硅粉體與碳化硼粉體的質量比為1:4～4:1；碳化硅粉體包括納米碳化硅粉體與微米碳化硅粉體，納米碳化硅粉體質量為5wt％～20wt％，碳化硼粉體包括納米碳化硼粉體與微米碳化硼粉體，納米碳化硼粉體粉體質量為5wt％～20wt％。本發明還提供了上述復相陶瓷的制備方法，包括步驟：(1)一次納米粉體混合；(2)二次粉體混合；(3)噴霧造粒；(4)壓力成型；(5)預燒結；(6)終燒結。本發明能夠制備得到硬度、強度均得到提高的SiC?B₄C復相陶瓷，提高復相陶瓷性能的均勻性，且燒結溫度低，制備效率提高。

技術領域

本發明涉及抗彈陶瓷材料技術領域，特別涉及一種納米粉體改性碳化硅-碳化硼復相陶瓷及其制備方法。

背景技術

隨著裝甲防護領域對防護性能需求的不斷提高，抗彈陶瓷材料的種類也越來越多，目前已經應用的有氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷(ZTA)、碳化硅陶瓷(SiC)、碳化硅硼陶瓷(B₄C)，應用裝備主要包括裝甲車輛、直升機、人體防護等。

目前，裝備輕量化的需求使得ZTA陶瓷逐漸被SiC陶瓷替代，又由于B₄C較高的價格，使得B₄C陶瓷僅應用于直升機防護、人體防護領域，對于需求量最大的裝甲車輛防護應用較少，這嚴重制約了高性能陶瓷在裝甲防護領域的應用。因此，提出了SiC-B₄C復相陶瓷，降低密度的同時提高其力學性能。但目前的抗彈陶瓷材料均不能實現抗多發彈的要求，且陶瓷產品性能均一性較差。

如中國發明專利申請(申請號200910098949.9，申請日2009.05.22)公開了一種SiC復相陶瓷密封材料及其制備方法，將碳化硅粉、外摻0.1～1wt％的碳粉、0.1～1wt％的碳化硼粉、0.1～3wt％的PVA粘結劑、0.5～1.5wt％的分散劑加入到去離子水中，經球磨混合后對料漿進行噴霧干燥，對得到的粒粉采用140MPa干壓和200MPa冷等靜壓成型，成型后素坯在2000℃～2100℃高溫燒結，保溫1～1.5小時，燒結得到碳化硅復相陶瓷。

如中國發明專利申請(申請號201810528452.5，申請日2018.05.29)公開了一種SiC-B₄C復相陶瓷的制備方法，將5～30wt％碳化硅粉(0.3～0.8μm)、56～90wt％碳化硼粉(0.5～1.0μm)、0.5～5wt％碳粉、0～5wt％硼化鋯粉等其他燒結助劑加入分散劑、粘結劑、溶劑等球磨混合后噴霧造粒；將造粒粉干壓成型后高溫燒結(2050～2250℃)，保溫30min～2h，制得SiC-B₄C復相陶瓷，抗彎強度400MPa，斷裂韌性5.0MPa·m^1/2，維氏硬度26GPa，其終燒結溫度較高，能耗大，效率低，對成本影響較大，且力學性能一般。

如中國發明專利申請(申請號200310107765.7，申請日2003.12.19)公開了碳化物復相陶瓷防彈板材料及其陶瓷防彈板的制造方法，碳化硅和碳化硼的質量比為1:20～20:1，這兩種粉體占總粉體質量的70％～92％，Al-Y系添加劑占5.5％～25％，CeO₂或La₂O₃占0.5％～3％，所述碳化硅-碳化硼復相陶瓷防彈板的制造方法為：將所有粉體按照比例添加后球磨混合，造粒，成型，最后在氬氣氣氛燒結爐中進行高溫燒結，終燒溫度為1750℃～2050℃，保溫4h～8h。

上述現有技術中制備得到的SiC-B₄C復相陶瓷的性能并未有較大幅度的提升，硬度低于B₄C陶瓷，強度低于SiC陶瓷，且燒結溫度高，效率低，抗彈能力的可靠性較低。

發明內容