[发明专利]一种高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法及纯碳化硼陶瓷材料

说明书

本发明公开了一种高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法及纯碳化硼陶瓷材料，其包括，将碳化硼粗粉，经过高能球磨进行细化，酸洗、水洗、烘干，得到碳化硼微粉；称取所述碳化硼微粉，将粉末压实；采用放电等离子法分段烧结，起始烧结温度为400～450℃，最后达到2000～2100℃，降温，烧结压力为20～55MPa。本发明与单级烧结相比，多级烧结容易制得较高致密度，更好力学性能的碳化硼陶瓷，本发明陶瓷材料特别适用于制备防弹衣，也可用于航天陀螺仪碳化硼轴承等，陶瓷材料硬度达到44GPa，体积磨损率1.2688×10^‑5，相对密度达到99.40％。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法及纯碳化硼陶瓷材料。

背景技术

新材料是“中国制造2025”重点研究领域之一，国家在新材料研究领域已经投资大量的人力物力。特种陶瓷因为其优异的性能，广泛的应用已经成为了最具研究前景的新材料之一，因此，许多研究人员都致力于寻找一种能够满足当今科技发展需求的特种陶瓷。

碳化硼作为一种重要的特种陶瓷，具有高比强度、高比刚度、耐磨性能，同时在高温、深海等恶劣环境下具有良好的化学惰性，而且它的理论密度只有2.52g/cm3，是最轻的特种陶瓷。碳化硼是目前为止第三硬的材料，其硬度仅次于金刚石和氮化硼，同时它还具有优异的吸收中子的性能。因此，碳化硼已在航空航天、电子封装、耐磨耐腐蚀、控制核裂变等材料领域获得广泛的应用。

但碳原子和硼原子的半径非常接近，二者结合后会形成稳定的共价键，因此碳化硼中共价键的比例接近94％。较高比例的共价键会让材料烧结时晶界移动阻力增大造成烧结困难，因此碳化硼难于烧结。

增韧或增强的碳化硼基陶瓷材料采用的原始碳化硼粉末粒度均小于10μm，原料属于碳化硼微粉，成本高且制备过程较为复杂，烧结用的碳化硼粉末多为纳米级别，十分耗能、成本昂贵、制备工艺复杂。

因此，如何提供一种低成本、节能环保的制备高性能碳化硼陶瓷的方法是本领域有待解决的技术问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。

因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法，其包括，

将碳化硼粗粉，经过高能球磨进行细化，酸洗、水洗、烘干，得到碳化硼微粉；

称取所述碳化硼微粉，将粉末压实；采用放电等离子法分段烧结，起始烧结温度为400～450℃，最后达到2000～2100℃，降温，烧结压力为20～55MPa。

作为本发明所述的高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法的一种优选方案：所述经过高能球磨进行细化，球磨条件为，球料比为12：1，球磨72h，转速450r/min。

作为本发明所述的高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法的一种优选方案：所述碳化硼微粉，其平均粒径5μm。

作为本发明所述的高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法的一种优选方案：所述称取所述碳化硼微粉，将粉末压实，

作为本发明所述的高性能纯碳化硼陶瓷材料的节能制备方法的一种优选方案：所述分段烧结，起始烧结温度为420℃，最后达到2000℃；所述降温，降温速率为200℃/min。