[发明专利]一种定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷及其制备方法

说明书

一种定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷及其制备方法，涉及一种织构陶瓷及其制备方法。目的是解决h‑BN织构陶瓷在垂直于片层方向和平行于片层方向的热导率相差小的问题。定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷按质量分数由h‑BN粉体、MgO粉体、纳米Al₂O₃粉体和熔融石英粉体制备而成。制备：称取原料并将原料混合后进行蒸发干燥和过筛，然后装入石墨模具中预压得到坯体，最后进行热压烧结。本发明通过热压烧结技术制备具有织构特征的六方氮化硼/堇青石织构陶瓷，提高h‑BN晶粒定向程度，从而使h‑BN陶瓷定向传热，垂直于片层方向上和平行于片层方向上的热导率相差最高为12.2倍。本发明适用于制备织构陶瓷热防护材料。

技术领域

本发明涉及一种织构陶瓷及其制备方法。

背景技术

热防护材料是保护器件在高温使用环境条件下通讯、遥测等系统正常工作的一种多功能材料，广泛应用于航空航天、通讯、能源、汽车等领域。器件在使用时，为保护内部零件不被高温损伤，需要其外层材料具有良好的防热性能，即要求防热材料在沿温度透射方向上的热导率较小，而在垂直于温度透射方向上的热导率较大。h-BN具有优良的高温使用性能，如密度低(2.27g/cm³)，耐高温性好，化学稳定性高，优异的抗热冲击性能，易于机械加工，介电常数和介电损耗低；同时，h-BN颗粒的热导率具有明显的各向异性，在垂直于片层方向和平行于片层方向相差很大，因此在防热材料领域有着很大的应用潜力。

现有的以h-BN颗粒为原料制备的h-BN陶瓷基复合材料由于其采用的烧结助剂粘度较大，熔点较高，h-BN定向程度不明显，因此在垂直于片层方向和平行于片层方向的热导率相差小于3倍。定向传热特性不明显，不能很好的起到防热作用。并且制备过程中加入了有机物烧结助剂虽以提高其定向程度，但由于有机物烧结助剂熔点很低(<300℃)，限制了其使用温度，由于有机物烧结助剂在烧结过程中损失大，进而会造成材料转化率较低，会造成资源的浪费和环境的污染。

发明内容

本发明为了解决现有的h-BN织构陶瓷在垂直于片层方向和平行于片层方向的热导率相差小的导致的防热作用差的问题，提出一种定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷及其制备方法。

本发明定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷按质量分数由60～90％的h-BN粉体、1.38～5.52％的MgO粉体、3.49～13.96％的纳米Al₂O₃粉体和余量的熔融石英粉体制备而成。

上述定向传热六方氮化硼/堇青石织构陶瓷的制备方法按照以下步骤进行：

一、按质量分数称取60～90％的h-BN粉体、1.38～5.52％的MgO粉体、3.49～13.96％的纳米Al₂O₃粉体和余量的熔融石英粉体作为原料；将原料混合后进行旋转蒸发干燥和过筛，得到混合粉体；

所述过筛采用的筛网大于80目；

所述旋转蒸发干燥的时间为1～3h，温度为65～75℃；

所述原料混合采用滚筒混料机进行，球料比为(2～10):1，混料时间为12～24h；

所述h-BN粉体的粒径为0.5～25μm，MgO粉体的粒径小于2μm，Al₂O₃粉体的粒径小于500nm，熔融石英粉体的粒径小于2μm；

其中，h-BN粉体的纯度大于95％，MgO粉体的纯度大于99％，Al₂O₃粉体的纯度大于99％，熔融石英粉体粉体的纯度大于99％；

二、将混合粉体装入石墨模具中，将石墨模具置于压机上进行预压处理，得到坯体；

所述预压处理压力为10～90MPa，保压时间为0.5～30min；