[发明专利]一种铝-碳化硼复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝‑碳化硼复合材料的制备方法，属于陶瓷制备技术领域，制备方法包括制备混合粉，制备浆料，浆料干燥，压制，烧结，碳化硼陶瓷改性，制备铝‑碳化硼复合材料；本发明能够在提高抗机械冲击性能，导热性，耐热应力变化能力的同时，减少铝‑碳化硼复合材料在复合过程中的内部缺陷，提高机械强度。

技术领域

本发明涉及陶瓷制备技术领域，具体涉及一种铝-碳化硼复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硼陶瓷是一种具有优良性能的特种陶瓷，如高熔点、高硬度、低密度、耐磨性好、耐酸碱性强等特点，但由于其烧结温度过高、难以致密化及韧性低等缺点，限制了它在工业上的广泛应用。

近年来，铝-碳化硼复合材料的研究较为广泛，因为铝原料来源广泛，价格便宜，与碳化硼复合后的材料具有轻质、高强、高韧的特点，而且还能解决碳化硼陶瓷烧结温度过高、难以致密化及韧性低等问题。但是铝-碳化硼复合材料仍存在抗机械冲击性能差，导热性差，耐热应力变化能力差的缺点，此外，由于铝和碳化硼在复合过程中铝和碳化硼之间的界面极易在挤压过程中形成应力集中，这会导致铝-碳化硼复合材料内部形成大量的缺陷，从而导致机械强度低，目前最常用的解决方法主要是对碳化硼进行表面活化后在进行复合以解决应力集中导致的机械强度的问题，但是经过表面活化后的碳化硼颗粒表面活性增加，在烧结中极易出现碳化硼颗粒团聚问题，导致制备的铝-碳化硼复合材料的抗机械冲击性和导热性的进一步降低，而且只通过表面活化并不能解决铝-碳化硼复合材料仍存在抗机械冲击性能差，导热性差，耐热应力变化能力差的问题。因此，研发一种铝-碳化硼复合材料的制备方法，在提高抗机械冲击性能，导热性，耐热应力变化能力的同时，减少铝-碳化硼复合材料在复合过程中的内部缺陷，提高机械强度，是目前急需解决的问题。

专利CN103572087B公开了碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该复合材料以铝合金作为基体，用作增强相的碳化硼的质量分数为2.5-30%，碳化硼颗粒在基体中均匀分布；其具体制备方法为将碳化硼粉末和铝合金粉末混料，并通过表面活化、等离子活化烧结和热处理，制备出接近全致密的烧结试样；该专利的不足：通过表面活化后的碳化硼颗粒在烧结过程中容易团聚。

专利CN105483487B公开了一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料及其制备方法，该发明所设计的含锆的碳化硼-铝合金复合材料由碳化硼基体和含锆铝合金构成，通过采用粉末烧结方法制备多孔碳化硼基体，然后将熔融的含锆铝合金溶渗进入多孔碳化硼基体制成致密的复合材料；该专利的不足：制备的含锆的碳化硼-铝合金复合材料抗机械冲击性能差，导热性差，耐热应力变化能力差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种铝-碳化硼复合材料的制备方法，能够在提高抗机械冲击性能，导热性，耐热应力变化能力的同时，减少铝-碳化硼复合材料在复合过程中的内部缺陷，提高机械强度。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种铝-碳化硼复合材料的制备方法，包括制备混合粉，制备浆料，浆料干燥，压制，烧结，碳化硼陶瓷改性，制备铝-碳化硼复合材料。

所述制备混合粉，将碳化硼粉体，碳化硅粉体，氧化铝粉体，二氧化硅粉体混合均匀后置于离心式纳米研磨机中进行纳米分散研磨2-3h，得到粒径为40-60nm的初级混合粉；然后将初级混合粉置于电晕处理机内进行表面电晕处理，所述电晕处理机内的电压为150-180kV；电晕处理时间为20-30min，电晕处理结束得到混合粉。

其中，碳化硼粉体，碳化硅粉体，氧化铝粉体，二氧化硅粉体的质量比为40-45：8-10：5-8：2-3。

所述碳化硼粉体的纯度为98.5-99.5%。

所述碳化硅粉体的纯度为98-99%。