[发明专利]反应烧结碳化硼陶瓷复合材料的凝胶注模成型制备方法

摘要

一种反应烧结碳化硼陶瓷复合材料的凝胶注模成型制备方法：1)：将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和去离子水混合，加入B4C粉末，形成B4C混合浆料；2)：将混合浆料，真空除气注模密封；水浴中进行溶胶凝胶化，并老化4～50h；常压干燥后高温碳化，制得B4C/C素坯；3)：在B4C/C素坯上放置硅，进行高温熔渗制得烧结体，冷却去除多余的硅，获得反应烧结碳化硼陶瓷复合材料。本发明方法形成素坯同时引入介孔碳，获得结构均匀且孔结构可控的B4C/C素坯；本发明的B4C/C素坯强度为10～50MPa，利于机械加工，可制备复杂形状产品；本发明的反应烧结碳化硼陶瓷复合材料的维氏硬度17～26GPa，抗弯强度255～484MPa，断裂韧性3～5MPa·m1/2。

主权项

1.一种反应烧结碳化硼陶瓷复合材料的凝胶注模成型制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和去离子水混合，搅拌至完全溶解，加入B4C粉末，球磨混合均匀，形成B4C混合浆料；其中，按摩尔比，间苯二酚和甲醛摩尔比=0.3~0.75，间苯二酚和碳酸钠摩尔比=50~2000，间苯二酚和去离子水摩尔比=0.01~0.25；B4C粉末的平均粒度为3.5~106μm；B4C混合浆料中碳化硼的含量为40~75wt%；步骤2：(1)将B4C的混合浆料，真空除气注模密封；(2)将密封的B4C的混合浆料，放入65~95℃的水浴中进行溶胶凝胶化，形成凝胶后继续在相同温度下老化4~50h，制得间苯二酚‑甲醛聚合物/B4C水凝胶，其中，所述的间苯二酚‑甲醛聚合物碳化后残碳率40~70wt%；(3)将水凝胶常压干燥后，高温碳化，制得B4C/C素坯，其中，常压干燥温度为100~150℃；碳化升温速度2~10℃ min~1，碳化温度为700~1000℃，碳化保温时间1~4h，B4C/C素坯中碳含量的范围为4~30wt%；步骤3：(1)将B4C/C素坯，置于反应烧结炉中，在B4C/C素坯上放置粉体硅或块体硅，进行高温熔渗，制得烧结体；其中，熔渗温度为1450~1600℃，保温30~60min；(2)将烧结体随炉冷却后，去除烧结体表面多余的硅，制得反应烧结碳化硼陶瓷复合材料。