[发明专利]一种碳化硼陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硼陶瓷复合材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。该碳化硼陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：碳化硼和二硼化钛混在一起，并添加有机溶剂进行球磨处理，得到浆料；对上述浆料进行真空烘干，得到原料粉末；将上述原料粉末置于2000～2200℃的真空条件下进行热压烧结，得到所述的碳化硼陶瓷复合材料。本发明通过采用在碳化硼中添加二硼化钛作为烧结助剂，利用二硼化钛与碳化硼发生共晶反应，强化固溶和再结晶过程，促进元素扩散和烧结全致密化，从而可以提升碳化硼陶瓷复合材料的抗弯强度和断裂韧性，以获得具有全致密和高力学性能的碳化硼陶瓷复合材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种碳化硼陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

作为一种综合性能优异的新型陶瓷材料，碳化硼具有低密度、超高硬度、耐磨、耐高温、良好的化学稳定性及中子吸收能力等优良性能而被广泛的用作防弹装甲、高温耐磨材料、发动机喷嘴、反应堆控制材料和屏蔽材料。

由于碳化硼中共价键含量高达90％以上，并且其自扩散系数低，因此，目前的碳化硼陶瓷材料很难达到高致密度，其存在强度及韧性偏低等问题，难以满足现在实际应用中对高性能陶瓷材料的要求，并且碳化硼单相陶瓷韧性不足，这都极大地限制了碳化硼陶瓷的应用发展。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种碳化硼陶瓷复合材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种碳化硼陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照质量分数计，称取以下组分：碳化硼65％～90％、二硼化钛10％～35％，各组分的质量分数之和为100％，备用；

S2、将上述称取的碳化硼和二硼化钛混在一起，并添加有机溶剂进行球磨处理，得到浆料；

S3、对上述浆料进行真空烘干，得到原料粉末；

S4、将上述原料粉末置于2000～2200℃的真空条件下进行热压烧结，得到所述的碳化硼陶瓷复合材料。

作为本发明实施例提供的一种优选方案，所述碳化硼的平均粒径为0.3～5μm；所述二硼化钛的平均粒径为0.1～3μm。

作为本发明实施例提供的另一种优选方案，所述的步骤S2中，有机溶剂为无水乙醇，球磨处理时的球料比为(2～8):1，球磨转速为200～500r/min。

作为本发明实施例提供的另一种优选方案，所述的步骤S4具体包括以下步骤：

S41、将上述原料粉末装入石墨模具内；

S42、将上述装有原料粉末的石墨模具置于真空条件下，并升温至2000～2200℃后，再进行热压烧结，得到所述的碳化硼陶瓷复合材料。

作为本发明实施例提供的另一种优选方案，所述的步骤S41中，石墨模具与原料粉末之间隔有一层0.1～0.5mm厚度的石墨纸。

作为本发明实施例提供的另一种优选方案，所述的步骤S42中，升温的过程为：先以10～30℃/min的升温速率将温度升至1600～1900℃后，再以5～10℃/min的升温速率将温度升至2000～2200℃。

作为本发明实施例提供的另一种优选方案，所述的步骤S42中，热压烧结时加压的压力为10～90MPa。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的碳化硼陶瓷复合材料。