[发明专利]高硬超轻陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按以下重量百分比称取原料备用，其中，碳化硼粉体75％～95％，覆钛碳纳米管3％～15％，覆硅碳纳米管2％～10％，三种原料重量合计100％；

S2，将碳化硼粉体和分散介质加入砂磨机中，以1000～1500r/min的转速砂磨0.5～1h，直至浆料粒径D50≤1μm，得到碳化硼浆料；

S3，将步骤S2制得的碳化硼浆料转入球磨机中，加入称量好的覆钛碳纳米管及覆硅碳纳米管，以50～150r/min的转速球磨1～2h，得到均匀的混合浆料；

S4，将步骤S3制得的混合浆料喷雾造粒，再粉碎过筛，得到混合粉体；

S5，将步骤S4制得的混合粉体转移至石墨模具中，混合粉体与石墨模具、压头之间用石墨纸隔开，通过压头施加压力20～60MPa，并在真空或氩气气氛下分两阶段热压烧结；第一阶段升温至1350～1500℃，保温30～60min，之后进入第二阶段，升温至1900～2000℃，保温1～2h，自然冷却，得到高硬超轻陶瓷复合材料。

2.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述碳化硼粉体纯度≥95％，平均粒径D50≤5μm。

3.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述覆钛碳纳米管为表面均匀镀覆纳米钛层的碳纳米管，纳米钛层中钛粒径5～50nm，纳米钛层与碳纳米管重量比≥4：1。

4.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述覆硅碳纳米管为表面均匀镀覆纳米硅层的碳纳米管，纳米硅层中硅粒径5～50nm，纳米硅层与碳纳米管重量比≥7：3。

5.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述分散介质与原料的重量比为1：1～2：1。

6.根据权利要求5所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述分散介质采用去离子水或酒精。

7.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述球磨过程中球料比为1：1～10：1。

8.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述喷雾造粒过程中，进风温度190±10℃，出风温度100±10℃。

9.根据权利要求1所述高硬超轻陶瓷复合材料的制备方法，其特征是，所述第一阶段以10～20℃/min的速率升温至1350～1500℃，所述第二阶段以5～10℃/min的速率升温至1900～2000℃。

10.一种高硬超轻陶瓷复合材料，其特征在于，包括碳化硼基体，以及通过覆钛碳纳米管、覆硅碳纳米管和碳化硼原位反应烧结在碳化硼基体中的硼化钛、碳化硅和碳纳米管。