[发明专利]一种无压固相烧结碳化硼头盔及其制备方法

权利要求书

1.一种无压固相烧结碳化硼头盔，是由以下质量百分比的原料为主要原料经烧结制备得到：

碳化硼微粉70~90%、碳黑0.5~2.0 %、丙烯酰胺（AM）5~20 %、交联剂2~10 %，消泡剂0.2~1 %，引发剂0.5~2.0 %，分散剂0.5~2 %；

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBAM），引发剂为过硫酸铵（(NH₄)₂S₂O₈），消泡剂为磷酸三丁酯，分散剂为四甲基氢氧化铵（TMAH）；所述碳化硼微粉的粒度为0.5~1.5 μm，碳黑粒径为30~100 nm;

所述无压固相烧结碳化硼头盔的制备方法，包括步骤：

（1）碳化硼浆料的制备：将交联剂、丙烯酰胺、分散剂和蒸馏水混合均匀，得预混液；加入碳化硼微粉、碳黑，球磨5~20 min，经40~80目的筛网过筛，得碳化硼浆料；

（2）除泡：向步骤（1）得到的碳化硼浆料中加入消泡剂，混合均匀，抽真空至-0.08~-0.06 MPa，保持20~60 s；然后加入质量浓度为3~6 %的引发剂水溶液，混合均匀后搅拌抽气1~3 min，得浆料；

（3）凝胶注模：将步骤（2）得到的浆料经滤网注入头盔模具中，于30~45 ℃干燥8~12 h，脱模，得头盔坯体；

（4）干燥：将步骤（3）得到的头盔坯体顶部朝下放置于氮化硼粉末上，于35~45 ℃干燥20~24 h；

（5）二次干燥：将步骤（4）得到的头盔坯体经修坯，然后于50~60 ℃干燥18~24 h；

（6）烧结：步骤（5）得到的头盔坯体经清除氮化硼粉末后，于保护气体氛围下，2000~2150 ℃的温度下烧结30~150 min，得碳化硼头盔；所述头盔坯体的烧结是于石墨坩埚中烧结，头盔坯体下面铺设有石墨纸，顶部盖有石墨板。

2.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，所述碳化硼微粉的粒度为0.8 μm，碳黑粒径为45~60 nm。

3.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，所述碳化硼头盔的密度为2.40~2.50 g/cm³。

4.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，所述碳化硼头盔是由以下质量百分比的原料为主要原料经烧结制备得到：

碳化硼微粉75~85 %、碳黑0.5~1.5 %，丙烯酰胺5~15 %，交联剂4~8 %，消泡剂0.5~1 %，引发剂1~2 %，分散剂1~2 %。

5.根据权利要求4所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，所述丙烯酰胺与交联剂的质量比为：(2~3):(1~1.5)。

6.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，步骤（1）中所述碳化硼浆料在室温下的粘度为400~800 mPa·S。

7.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，步骤（1）碳化硼浆料中所述丙烯酰胺的质量浓度为4~15 %。

8.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，步骤（3）中，所述滤网为40目的金属滤网。

9.根据权利要求1所述的无压固相烧结碳化硼头盔，其特征在于，步骤（6）中，所述烧结温度为2100~2150 ℃，烧结时间为60~120 min，升温速率为2~40 ℃/min。