[发明专利]硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料的表面预氧化方法。

背景技术

硼化物基陶瓷材料具有高熔点、高硬度和优良的导电、导热以及耐腐蚀一 系列的优良性能，是一种性能优异的高温陶瓷材料。硼化物陶瓷制品已广泛用 作各种高温结构及功能材料，另外，此类材料具有较好的导电性能，可通过线 切割技术生产形状复杂的部件。硼化物陶瓷材料虽然具有诸多优点，但是其力 学性能(抗弯强度、断裂韧性和抗热震性能)较低，限制了以上优异性能的应 用。硼化物基陶瓷材料表面的光洁程度对力学性能有很大的影响，但是在硼化 物基陶瓷材料的制备及后期加工过程中，材料表面经常会出现大量划痕或微裂 纹，从而大大地降低了硼化物基陶瓷材料的力学性能。以前所用常规解决方法 是通过传统的机械加工手段提高材料的表面精度，但是此类方法只是在一定程 度上减少表面划痕和微裂纹的数量，不能从根本上解决由于材料表面缺陷而导 致材料性能的降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中硼化物基陶瓷材料的力学性能低的 问题，提供一种能有效消除硼化物基陶瓷材料表面缺陷的预氧化方法。

本发明硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下步骤实施：一、用砂纸 对硼化物基陶瓷材料进行表面抛光处理至表面光洁度小于1μm；二、将抛光处 理后的材料放入烧结炉中，升温至300～1500℃并保温20～200min，然后随炉 冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。

本发明硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法原理为：利用硼化物基陶瓷材 料的氧化产物对材料表面缺陷的弥合作用，通过合理设计氧化工艺(温度、时 间)，实现材料的表面包覆一层致密的氧化膜，有效消除材料的表面缺陷，从 而提高其力学性能。

本发明成本低，工艺简单，易于操作。采用本发明方法处理后的硼化物基 陶瓷复合材料，其抗弯强度值为751～901MPa，与未经过预氧化处理的同体 系硼化物基陶瓷材料相比，抗弯强度增加了2.9％～17.5％。

经表面预氧化的本发明硼化物基陶瓷材料表面包覆一层致密的氧化膜，可 以有效的减少材料在制备过程和后期加工过程中产生的划痕或微裂纹。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方 式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下 步骤实施：一、用砂纸对硼化物基陶瓷材料进行表面抛光处理至表面光洁度小 于1μm；二、将抛光处理后的材料放入烧结炉中，升温至300～1500℃并保温 20～200min，然后随炉冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中所用 硼化物基陶瓷材料为ZrB₂-SiC或HfB₂-SiC。其它步骤及参数与具体实施方式 一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中依次 采用360目、600目和1000目砂纸对材料表面进行抛光处理。其它步骤及参 数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至500～1400℃并保温30～190min。其它步骤及参数与具 体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至600～1200℃并保温60～190min。其它步骤及参数与具 体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至700～1000℃并保温120～190min。其它步骤及参数与 具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至800℃并保温180min。其它步骤及参数与具体实施方式 一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料两端垫上耐火砖。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

本实施方式使硼化物基陶瓷材料在烧结过程中底面也能与空气充分的接 触，形成致密的氧化膜。