专利名称：燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备复合陶瓷的方法。
背景技术：
目前热压烧结法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法需要较长的加热及冷却时间( 一般为几小时甚至几十小时)，而且需要后续加工，使得这种方法的生产效率较低，并且耗能。将硼酸、尿素和氮化铝混合粉还原氮化后获得BN包裹部分A1N的复合粉末，再将复合粉末经烧结制得A1N-BN复合陶瓷材料的方法，由于在复合粉末的加工过程中引人了较多的氧杂质，从而降低了 A1N-BN复合陶瓷的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法能耗高、生产周期长、生产效率低的问题，提供了一种燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法。 本发明燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10 20小时，然后将0 100重量份原料a和0 100重量份原料b放入混料罐中球磨20小时 25小时，得到粉末，其中原料a和原料b的重量份数不同时为0份；二、将粉未压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为30MPa 200MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2、 TiN、 TiCN、 TiC、 ZrB2、 ZrC、 NbC、 NbN、TaN及TaC中的一种或几种与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为20% 80% ;步骤一中所述原料b由硅粉和钛粉混合物、钛粉及硅粉中的一种与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本发明方法还可以在步骤一中将原料a、原料b及稀释剂分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10小时 20小时，然后将经过干燥的原料a、原料b和稀释剂放入混料罐球磨20小时 25小时，得到混合粉末；步骤一中原料a的重量份数为0 100份，原料b重量份数为0 100份，稀释剂重量份数为0 70份，原料a、原料b及稀释剂重量份数不同时为0份；步骤一中所述的稀释剂为陶瓷类稀释剂或金属类稀释剂；所述的金属类稀释剂是Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、 Ir、 Rh、 Re、 0s、 Ru、 Hf及Ta中的一种或几种的组合；所述的陶瓷类稀释剂为BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 TiC、 B4C、 Si3N4、 MoSi2、A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 &03、钛酸铝、莫莱石及Ti02中的一种或几种的组合；所述的陶瓷类稀释剂C为无定形碳、石墨、金刚石、碳纤维、碳纳米管或巴基球。
本发明制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法所利用的化学反应如下
x (Al+yTiB2) +B4C+Si+ (2+0. 5x) N2 = x (AlN+yTiB2) +4BN+SiC
式中通过控制x，来控制氮化铝/氮化硼复合陶瓷中氮化铝相的含量。
3
本发明方法利用原料的化学能，只需很小的能量点火后即可完成反应，从而节约大量的能源，并降低产品的成本，而且合成氮化铝/氮化硼复合陶瓷的反应过程只需几分钟，提高了生产效率，燃烧合成氮化铝/氮化硼复合陶瓷过程中的高温(温度可达2000°C 4000°C )有利于杂质的挥发，因而采用本发明方法得到的氮化铝/氮化硼复合陶瓷的纯度很高，性能优良。燃烧合成氮化铝/氮化硼复合陶瓷过程中所产生的高温，使二硼化钛与铝液具有良好的润湿性， 一方面可强化液相烧结作用，提高氮化铝/氮化硼复合陶瓷的致密度，另一方面可提高铝的反应速率，提高氮化铝/氮化硼复合陶瓷的转化率。其他一些物质也具有与二硼化钛相似的特性，在高温下与铝液具有良好的润湿性，如TiN、 TiCN、 TiC、ZrB2、 ZrC、 NbC、 NbN、 TaN及TaC。采用本发明方法所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的
任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10 20小时，然后将0 100重量份原料a禾P 0 100重量份原料b放入混料罐中球磨20小时 25小时，得到粉末，其中原料a和原料b的重量份数不同时为0份；二、将粉末压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为30MPa 200MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2、TiN、 TiCN、 TiC、 ZrB2、 ZrC、 NbC、 NbN、 TaN及TaC中的一种或几种与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为20% 80% ;步骤一中所述原料b由钛粉或硅粉与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 400MPa，断裂韧性为2MPam—1/2 5MPam—1/2。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将0. 1 100重量份原料a和0. 1 100重量份原料b的混合物放入混料罐中球磨。其它与具体实施方式
一相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 400MPa，断裂韧性为2MPam—1/2 5MPam—1/2。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述原料b由硅粉和钛粉混合物与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。其它与具体实施方式
一相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为70MPa 400MPa，断裂韧性为2MPam—1/2 5MPam—1/2。 本实施方式中所述硅粉和钛粉混合物中硅粉与钛粉为任意比。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将原料a、原
料b及稀释剂分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10小时 20小时，然后将经过干燥的原料a、原料b和稀释剂放入混料罐球磨20小时 25小时，得到混 合粉末；步骤一中原料a的重量份数为0 100份，原料b重量份数为0 100份，稀释剂 重量份数为0 70份，原料a、原料b及稀释剂重量份数不同时为0份；步骤一中所述的稀 释剂为陶瓷类稀释剂或金属类稀释剂；所述的金属类稀释剂是Ni、 W、 Cr、 Co、 Fe、 Cu、 V、 Pd、 Ir、 Rh、 Re、 0s、 Ru、 Hf及Ta中的一种或几种的组合；所述的陶瓷类稀释剂为BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 TiC、 B4C、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 丫203、钛酸铝、莫莱石及Ti02 中的一种或几种的组合；所述的陶瓷类稀释剂C为无定形碳、石墨、金刚石、碳纤维、碳纳米 管或巴基球。其它与具体实施方式
一相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为65MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中将原料b及稀 释剂分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10小时 20小时，然后 将经过干燥的原料b和稀释剂放入混料罐球磨20小时 25小时，得到混合粉末；步骤一中 原料b重量份数为0. 1 100份，稀释剂重量份数为0. 1 70份；步骤一中所述原料b由 硅粉或钛粉中的一种与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。其它与具体实 施方式四相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤一中所述原料b由 硅粉和钛粉混合物与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。其它与具体实施 方式五相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为70MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。 本实施方式中所述硅粉和钛粉混合物中硅粉与钛粉为任意比。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中将原料a、原 料b及稀释剂分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10小时 20小 时，然后将经过干燥的原料a、原料b和稀释剂放入混料罐球磨20小时 25小时，得到混 合粉末；步骤一中原料a的重量份数为0. 1 100份，原料b重量份数为0. 1 100份，稀 释剂重量份数为0. 1 70份；步骤一中所述原料a由TiB2、TiN、TiCN、TiC、ZrB2、ZrC、NbC、 NbN、 TaN及TaC中的一种与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为20% 80% ;步骤一 中所述原料b由硅粉或钛粉中的一种与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50X。 其它与具体实施方式
四相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤一中所述原料b由 硅粉、钛粉和碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。其它与具体实施方式
七相 同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
四 八不同的是步骤一中所述的稀 释剂为陶瓷类稀释剂或金属类稀释剂。其它与具体实施方式
四 八相同。
本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
九不同的是步骤一中所述的金属类 稀释剂是Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、 Ir、 Rh、 Re、 0s、 Ru、 Hf及Ta中的一种或几种的组合。 其它与具体实施方式
九相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPam 800MPa，断裂韧 性为3MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
十一 本实施方式与具体实施方式
九不同的是步骤一中所述的陶瓷 类稀释剂为BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 TiC、 B4C、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 ￥203、钛酸铝、莫莱石及1102中的一种或几种的组合。其它与具体实施方式
九相同。
本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
i^一不同的是步骤一中所述的陶 瓷类稀释剂C为无定形碳、石墨、金刚石、碳纤维、碳纳米管或巴基球。其它与具体实施方式
十一相同。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 800MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
十三本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料b在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥10小时 20 小时，然后将100重量份原料b放入混料罐中球磨20小时 25小时，得到粉末；二、将粉末 压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮 气至高压反应器中的压力为50MPa 200MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃 烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料b由硅粉、 钛粉及硅粉和钛粉混合物中的一种与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。
本实施方式中所述硅粉和钛粉混合物中硅粉与钛粉为任意比。
本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa 120MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 3. 5MPam—1/2。
具体实施方式
十四本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及稀释剂分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥 10 20小时，然后将75重量份原料a和25重量份稀释剂放入混料罐中球磨20小时 25 小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯 放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为30MPa 200MPa，然后在毛坯上表 面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷； 步骤一中所述原料a由TiB2与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为60% ;步骤一中所 述的稀释剂为BN。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为180MPa 200MPa，断裂韧 性为2. IMPam—1/2 3MPam—1/2。
具体实施方式
十五本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥 10 20小时，然后将10重量份原料a和90重量份原料b放入混料罐中球磨20小时 25 小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯 放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点 火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中 所述原料a由TiB2与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为50% ;步骤一中所述原料b 由硅粉与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为80MPa 130MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 2. 8MPam—1/2。
具体实施方式
十六本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为80°C 12(TC条件下干燥 10 20小时，然后将20重量份原料a和80重量份原料b放入混料罐中球磨20小时 25 小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为35% 45%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯 放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为110MPa，然后在毛坯上表面中心点 火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中 所述原料a由TiB2与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为50% ;步骤一中所述原料b 由硅粉与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为100MPa 140MPa，断裂韧 性为2. 6MPam—1/2 3MPam—1/2。
具体实施方式
十七本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥10 20小时，然后将30重量份原料a和70重量份原料b放入混料罐中球磨24小时，得到粉末； 二、将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入 氮气至高压反应器中的压力为90MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应， 自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2与铝粉 组成，原料a中铝粉的重量百分比为80X;步骤一中所述原料b由硅粉与碳化硼组成，原料 b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为120MPa 150MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 4MPam—1/2。
具体实施方式
十八本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为10(TC条件下干燥15小 时，然后将50重量份原料a和50重量份原料b放入混料罐中球磨22小时，得到粉末；二、 将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮 气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自 蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2与铝粉组 成，原料a中铝粉的重量百分比为70X ;步骤一中所述原料b由钛粉与碳化硼组成，原料b 中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为140MPa 180MPa，断裂韧
7性为2MPam—1/2 4MPam—1/2。
具体实施方式
十九本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18小 时，然后将30重量份原料a和70重量份原料b放入混料罐中球磨22小时，得到粉末；二、 将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮 气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自 蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiN与铝粉组 成，原料a中铝粉的重量百分比为60X ;步骤一中所述原料b由硅粉与碳化硼组成，原料b 中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为130MPa 180MPa，断裂韧 性为2MPam—1/2 4MPam—1/2。
具体实施方式
二十本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方 法如下一、将原料a及原料b、 BN分别在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18 小时，然后将60重量份原料a、20重量份原料b和20重量份BN放入混料罐中球磨22小 时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压 反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自 蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a 由TiN与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为70X ;步骤一中所述原料b由硅粉与碳 化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为120MPam 180MPa，断裂 韧性为2. 4MPam—1/2 4MPam—1/2。
具体实施方式
二十一 本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的 方法如下一、将原料a在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18小时，然后将 100重量份原料a放入混料罐中球磨22小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为40% 的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为 100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮 化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiN与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分 比为70%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为300MPam 400MPa，断裂 韧性为4MPam—1/2 5MPam—1/2。
具体实施方式
二十二 本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷 的方法如下一、将原料a在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18小时，然后 将80重量份原料a放入混料罐中球磨22小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为40% 的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为 100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮 化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiN与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分 比为70%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为200MPam 260MPa，断裂 韧性为3MPam—1/2 4MPam—1/2。
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具体实施方式
二十三本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的 方法如下一、将原料a在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18小时，然后将 100重量份原料a放入混料罐中球磨22小时，得到粉末；二、将粉末压制成孔隙率为40% 的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为 100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮 化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiN与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分 比为70%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为300MPam 400MPa，断裂 韧性为4MPam—1/2 6MPam—1/2。
具体实施方式
二十四本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的 方法如下一、将原料a及SiC晶须分别在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥18 小时，然后将95重量份原料a和5重量份SiC晶须放入混料罐中球磨22小时，得到粉末； 二、将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入 氮气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应， 自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2与铝粉 组成，原料a中铝粉的重量百分比为70%。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为600MPam 800MPa，断裂 韧性为7MPam—1/2 9MPam—1/2。
具体实施方式
二十五本实施方式中燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的 方法如下一、将原料a及碳纳米管分别在真空度小于10—、tm、温度为IO(TC条件下干燥19 小时，然后将95重量份原料a和5重量份碳纳米管放入混料罐中球磨23小时，得到粉末； 二、将粉末压制成孔隙率为40%的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入 氮气至高压反应器中的压力为100MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应， 自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiC与铝粉组 成，原料a中铝粉的重量百分比为70X。 本实施方式所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为700MPam 800MPa，断裂 韧性为7MPam—1/2 9MPam—1/2。
权利要求
燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在于燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法如下一、将原料a及原料b分别在真空度小于10-3atm、温度为80℃～120℃条件下干燥10～20小时，然后将0～100重量份原料a和0～100重量份原料b放入混料罐中球磨20小时～25小时，得到粉末，其中原料a和原料b的重量份数不同时为0份；二、将粉末压制成孔隙率为35％～45％的毛坯；三、将步骤二所得的毛坯放入高压反应器中，充入氮气至高压反应器中的压力为30MPa～200MPa，然后在毛坯上表面中心点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷；步骤一中所述原料a由TiB2、TiN、TiCN、TiC、ZrB2、ZrC、NbC、NbN、TaN及TaC中的一种或几种与铝粉组成，原料a中铝粉的重量百分比为20％～80％；步骤一中所述原料b由硅粉和钛粉混合物、钛粉及硅粉中的一种与碳化硼组成，原料b中碳化硼的摩尔百分比为50％。
2. 权利要求1所述的燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在于步 骤一中将原料a、原料b及稀释剂分别在真空度小于10—Um、温度为8(TC 12(TC条件下干 燥10小时 20小时，然后将经过干燥的原料a、原料b和稀释剂放入混料罐球磨20小时 25小时，得到混合粉末；步骤一中原料a的重量份数为0 100份，原料b重量份数为0 100份，稀释剂重量份数为0 70份，原料a、原料b及稀释剂重量份数不同时为0份。
3. 根据权利要求2所述的燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在 于步骤一中所述的稀释剂为陶瓷类稀释剂或金属类稀释剂。
4. 根据权利要求3所述的燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在 于步骤一中所述的金属类稀释剂是Ni、 W、 Cr、 Co、 Fe、 Cu、 V、 Pd、 Ir、 Rh、 Re、 Os、 Ru、 Hf及Ta 中的一种或几种的组合。
5. 根据权利要求3所述的燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在 于步骤一中所述的陶瓷类稀释剂为BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 TiC、 B4C、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、CaO、MgO、Si02、Y^、钛酸铝、莫莱石及Ti02中的一种或几种的组合。
6. 根据权利要求5所述的燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，其特征在 于步骤一中所述的陶瓷类稀释剂C为无定形碳、石墨、金刚石、碳纤维、碳纳米管或巴基球。
全文摘要
燃烧合成法制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法，它涉及一种制备复合陶瓷的方法。本发明解决了现有制备氮化铝/氮化硼复合陶瓷的方法能耗高、生产周期长、生产效率低的问题。本发明方法如下将干燥后的原料在混料罐中球磨得到粉末，然后将粉末压制成毛坯，再将毛坯放入高压反应器中，充入氮气、点火，发生自蔓延燃烧反应，自蔓延燃烧反应结束，即得氮化铝/氮化硼复合陶瓷。本发明方法利用原料的化学能，节约大量的能源，合成氮化铝/氮化硼复合陶瓷的反应过程只需几分钟，提高了生产效率。采用本发明方法所得氮化铝/氮化硼复合陶瓷的抗弯强度为60MPa～800MPa，断裂韧性为2MPam-1/2～9MPam-1/2。
文档编号C04B35/5835GK101708989SQ20091007341
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者赫晓东, 郑永挺 申请人:哈尔滨工业大学