[发明专利]放电等离子烧结氧化铝基共晶陶瓷复合材料的方法

摘要

一种放电等离子烧结氧化铝基共晶陶瓷复合材料的方法，利用激光悬浮区熔定向凝固技术制备了组织细小均匀的棒状共晶试样；通过粉碎过筛获得内部包含有共晶结构的共晶粉末；采用放电等离子烧结制备内部保留有共晶结构的氧化铝基共晶陶瓷复合材料。本发明制备的烧结共晶复合材料保留了初始共晶试样当中的共晶结构，并且消除了大部分晶界和界面非晶相，为大尺寸氧化铝基共晶陶瓷复合材料的制备提供了一种新思路。本发明得到的组织呈典型的“象形文字”共晶形貌，共晶颗粒粒度分布在4～12μm且大于共晶层片间距，颗粒内部能有效保留初始共晶试样当中的共晶结构。由于烧结时间短，有效抑制烧结过程中的组织长大，有利于获得均匀细小组织的共晶陶瓷。

主权项

一种放电等离子烧结氧化铝基共晶陶瓷复合材料的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，制备试样预制体坯料；步骤2，制备试样；重复熔化――抽拉过程，将步骤1得到的试样预制体坯料制备成为具有细小均匀共晶组织的试样；以得到的该试样的平均共晶层片间距作为所有试样的平均共晶层片间距；步骤3，制备共晶颗粒；所述的共晶颗粒的粒径为4～12μm，单个颗粒内部均保留了共晶结构组织；步骤4，块体共晶陶瓷复合材料的制备；通过放电等离子烧结的方法制备块体共晶陶瓷复合材料，具体过程是：第一，在石墨模具与共晶粉末接触的区域铺上石墨纸；在该石墨纸表层喷涂一层氮化硼后将共晶粉末放置于模具内部；第二，将装有粉末的石墨模具置于放电等离子炉内；对该放电等离子炉抽真空至真空度高于5×10‑1Pa时，对所述共晶粉末施加30MPa的轴向压力并保持该压力；启动加热电源对该放电等离子炉加热；第三，放电等离子炉以120～200℃/min的速率升温至500～600℃；热压炉继续以100～150℃/min的速率升温至1550～1580℃，并保温5～10min；保温结束后，停止加热并随炉冷却至室温，获得内部保留有共晶结构的块体共晶陶瓷复合材料；在冷却过程中，当所述放电等离子炉的温度降至500℃时，卸除压力，得到块体共晶陶瓷复合材料；得到的块体共晶陶瓷复合材料的相对密度为97.9～98.8％。