[发明专利]一种高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材的制备方法

摘要

本发明公开了一种高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材的制备方法，属于超高温陶瓷技术领域。本发明将Ta4HfC5的固溶体粉末和烧结助熔剂按照体积比混合，高能球磨后，采用SPS烧结制备高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材。与现有技术相比，本发明中使用的原料为固溶体Ta4HfC5陶瓷材料的粉末形态而非TaC和HfC的混合粉末，避免两种粉末混合的复杂程序，以及两种粉末粒径的分布不同和混合的不均对烧结产生影响。本发明制备的高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷具有很高的致密度，硬度、弹性模量、断裂韧性等物理性能优异，经测试，维氏硬度为1000HV～2100HV，弹性模量达300GPa～490GPa，断裂韧性达2.0MPa·m1/2～3.5MPa·m1/2。

主权项

一种高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材的制备方法，包含以下步骤：第一步，配料和混合；将Ta4HfC5的固溶体粉末和烧结助熔剂按照下述的体积百分比用量进行配比：Ta4HfC5的固溶体粉末88％～94％、助熔剂6％～12％，混合配料，得到混合粉末；第二步，高能球磨；将第一步中得到的混合粉末放入球磨罐中进行高能球磨，并且采用高纯Ar气作为保护气氛，球磨的速度为200～300r/min，球磨的时间为5～20小时，球磨得到D50为4.0μm～1.3μm的混合粉末；第三步，放电等离子烧结制备高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材；将第二步中球磨后的混合粉末装入石墨模具中，然后将石墨模具转移至放电等离子烧结炉炉腔中，施加30MPa～50MPa的轴向压力，在惰性气体的保护下升温至烧结温度进行烧结，烧结的保温时间为3min～15min；保温结束以后，试样随炉冷却至室温，取出，即得到所述的高致密度超高温Ta4HfC5陶瓷块材。