[发明专利]一种高致密度碳化硼复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高致密度碳化硼复合材料，其特征在于，所述的各组分的重量百分比如下：75%-88%的碳化硼，6%-10%的Al₄C₃和Al₂O₃的混合物，1%-3%的酚醛树脂，2%-5%的石墨，1%-3%的TiO₂，2%-6%的固体单质。

2.根据权利要求1所述的一种高致密度碳化硼复合材料，其特征在于，所述的Al₄C₃和Al₂O₃的混合物中，Al₄C₃与Al₂O₃的摩尔质量比为1:2。

3.根据权利要求1所述的一种高致密度碳化硼复合材料，其特征在于，所述的固体单质为Fe、Cu、Mg和Si中的一种或者两种，其中混合的固体单质中各组分的摩尔比例为1：1。

4.一种高致密度碳化硼复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备工艺如下：以市面上购得的碳化硼为原料依次经过粉碎混合→球磨→喷雾造粒→加压成型→多段控温烧结后得到高致密度的碳化硼复合材料，具体制备方法如下：

1）称取相应重量比的碳化硼粉末，将其投入到搅拌粉碎机中进行粉碎搅拌，搅拌的30min后，依次加入Al₄C₃和Al₂O₃的混合物粉末和TiO₂晶体粉末，充分搅拌混合5-6h，搅拌混合完成后的固体粉末经过孔径为1-3μm的筛网过滤后称重待用；

2）向过滤完成后的固体粉末中加入去离子水，搅拌混合稀释成浆，将上述固液混合浆料加入到球磨机中，常温条件下，球磨成型8-10小时；

3）球磨处理后的固体浆料经加入喷雾干燥塔中进行喷雾造粒，其中喷雾干燥塔的进口温度为150-220℃，出口温度为100-120℃，送料泵的转速为60-200r/min；

4）将干燥后的喷雾造粒粉投入产品的模具中加压成型，模具加压机的工作压力为180-330MPa/cm²；

5）将压制成型的坯料在低温真空条件下保存，接着在高温高压的条件下烧结成型，所述的烧结温度分为多段烧结，将温度控制在600℃-900℃保温烧结1-2h，升温继续在1400℃-1600℃保温烧结1-1.5h，最后升温到烧结温度控制在2100℃-2250℃，保温烧结2-4小时，所述烧结炉的压力控制在18-22MPa。

5.根据权利要求4所述的高致密度碳化硼复合材料的制备方法，其特征在于，所述的喷雾造粒过程中加入经过搅拌粉碎处理的酚醛树脂和石墨的混合粉末，混合粉末的直径为3-5μm。

6.根据权利要求4所述的高致密度碳化硼复合材料的制备方法，其特征在于，所述的去离子水为持续沸腾20min后，经半透膜过滤后得到的蒸馏水。

7.根据权利要求4所述的高致密度碳化硼复合材料的制备方法，其特征在于，所述的多段控温烧结工艺过程中，在温度升高到1400℃-1600℃的时候缓慢加入固体单质粉末，2min内添加完毕，通过熔渗混合加入到产品中，所述的反应过程在氦气保护的调节下进行。