[其他]鋁-硼碳化物金屬陶瓷與活性金屬-硼碳化物金屬陶瓷

無效

• 申請號: 86103862
• 申請日: 1986-05-05
• 公開（公告）號: CN86103862A
• 公開（公告）日: 1987-01-21
• 發明（設計）人: 丹尼·C·霍爾沃森;亞歷克桑德·J·皮齊克;伊爾漢·A·阿克塞
• 申請（專利權）人: 加州大學評議會
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/58
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希,盧新華

本發明總的說來涉及鋁-硼碳化物和其它一些金屬-硼碳化物組成的物質，更具體地說，涉及到鋁-硼碳化物金屬陶瓷和其它一些活性金屬-硼碳化物金屬陶瓷。

Lowe的美國專利2746133、Bergmann的美國專利3178807、Lipp的美國專利3364152與Weaver的美國專利4104062都同鋁-硼碳化物的復合材料及其制法有關。然而，這些專利并沒有揭示具體的金屬陶瓷組成或生產可以直接應用的固結的金屬陶瓷體的方法。

單塊式的陶瓷材料歷史上局限于用作結構材料。這是由于它們內在的破壞機理使其極易產生裂紋與空隙一類微結構缺陷。

作為材料抵抗這類破壞形式的一種測度是斷裂韌度。傳統的陶瓷材料的斷裂韌度是很低的。

提高斷裂韌度的一種方法是通過添加另一種陶瓷相，例如Al₂O₃-B₄C的復合料;或添加一種金屬相，例如B₄C-金屬的金屬陶瓷。金屬陶瓷定義為這樣一種陶瓷-金屬的復合材料，它的最終微結構中有多于50%（體積）的陶瓷相。

圖1說明某些傳統的單片式陶瓷材料和一種傳統的金屬陶瓷（T∶C-Ni-Mo），為了提高它們的破裂韌度而以加大其比重為代價所作的折衷選擇。圖1還表明了，通過采用選擇的陶瓷-陶瓷復合料（即Al₂O₃-B₄C），如何能避開在提高破裂韌度同時就加大比重的趨勢，以及根據本發明，通過采用選擇的陶瓷-金屬復合料，特別是B₄C-Al或其它B₄C-金屬的金屬陶瓷，而更遠地擺脫上述趨勢。

為此，本發明的一個目的在于提供鋁-硼碳化物和其它的活性金屬硼碳化物的金屬陶瓷組成。

本發明還有一個目的在于提供，鋁-硼碳化物和其他活性金屬-硼碳化物金屬陶瓷復合材料的形成方法。

本發明的另一目的在于提供，具有可特定微結構的鋁-硼碳化物和其它活性金屬-硼碳化物的金屬陶瓷復合材料，以及形成它們的方法。

本發明的又一目的在于提供，完全致密的鋁-硼碳化物和其它的活性金屬-硼碳化物的金屬陶瓷，以及形成它們的方法。

本發明尚有一個目的在于提供，由完全致密的鋁-硼碳化物和其它活性金屬-硼碳化物的金屬陶瓷復合料加工成的制品。

本發明同時還有一個目的在于提供鋁-硼碳化物和其它活性金屬-硼碳化物復合材料的制備方法，以及用較低的成本來生產它們的制品。

本發明給出了整系列特定組成的鋁-硼碳化物和其它活性金屬-硼碳化物的金屬陶瓷，以及應用基礎性熱力學與動力學原理來獲得這些鋁-硼碳化物和其它活性金屬-硼碳化物金屬陶瓷的方法。本發明概括了一批具備完全致密微結構的多相金屬陶瓷組成，以及有選擇性地生產這些所希望的復合材料的方法。

根據本發明，形成上述復合材料有三個主要步驟。

第一步，必須實現通過金屬來潤濕硼碳化物相以保證快速固結的毛細作用的熱力學準則。除此之外，潤濕通常指示出硼碳化物相與金屬相之間的界面反應情況。并非是所有金屬都能同硼碳化物起反應（即能潤濕硼碳化物），因而本發明僅僅適用于作硼碳化物的合適反應劑的金屬。這類金屬包括Al、As、Ba、Be、Ca、Co、Cr、Fe、Hf、Ir、La、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Os、Pd、Pt、Pu、Re、Rh、Ru、Sc、Si、Sr、Ta、Tc、Th、Ti、U、V、W、Y與Zr以及它們的各種合金，或在處理過程中能還原為金屬形式的它們的化合物。這方面最理想的金屬是鋁。

第二步，將反應熱力學準則應用于金屬-硼碳化物組成，以獲得具有所希望有的微結構的反應產物。通過這一步就能取得第一步中已潤濕的金屬-硼碳化物復合材料，并使之反應成具有特定微結構的最終產物。還能使所有的這種金屬或合金相與任何在這些反應過程中形成的亞穩相完全反應，而獲得一種全無任何金屬相或任何代表最初原始組分的相的一種復合材料。這就是說，能夠從任何陶瓷-金屬原始組成出發，而最終獲得一種金屬陶瓷或陶瓷-陶瓷復合材料。

第三步，應用如何使這些活性金屬-硼碳化物復合料在上述過程中固結的動力學，以選擇適當的制造方法。固結過程涉及到對那些將燒結的復合材料體加溫。還涉及到在加溫時加壓，以保證獲得完全致密的最終產物。然而，特別理想的是采用構成本發明一部分的膠態固結技術，這可以不用加壓而使最終產品在降低了處理費用條件下具有可忽略的孔隙度或無空隙度。