专利名称：一种低温致密化烧结碳化硼基陶瓷材料的方法
一种低温致密化烧结碳化硼基陶瓷材料的方法技术领域：
本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种低温烧结高硬度、高韧性、高强度碳化硼基陶瓷材料的制备方法。二、背景技术碳化硼陶 瓷具有极高的硬度、稳定的化学性能、良好抗磨损能力等一系列优点，可以应用于恶劣的磨损环境；碳化硼陶瓷还具有良好的中子吸收能力，是核工业中理想的防护材料，因此是一种极有应用前途的陶瓷材料。但是，纯碳化硼难以致密化烧结，烧结温度一般需要超过2300°C才能获得高的相对密度；需要使用超高温烧结炉，烧结时间长，能量消耗大，导致其生产成本较高。而且纯碳化硼力学性能较差，尤其是断裂韧性和抗弯强度仅约为2. 5MPa. m1/2和300MPa，在应用中很容易发生脆性断裂，可靠性低。为此，需要寻求一种新的技术，降低碳化硼陶瓷的烧结温度和生产成本。研究人员在降低碳化硼烧结温度、提高碳化硼力学性能等方面已经展开了大量的研究。研究结果表明，向B4C中添加第二相能够有效的促进烧结，提高力学性能。常用第二相主要有(W，Ti)C、TiB2、SiC、Mo、TiC等。但是，众多的研究在降低其烧结温度方面仍然达不到理想的效果，不能将碳化硼基陶瓷材料的烧结温度降低到1880°C以下。三、发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种生产成本低、强度和韧性较好的碳化硼基陶瓷材料的制备方法。本发明通过以下方式实现(I)以碳化硼作为基体材料，以氧化钛和氧化铝作为增韧补强添加相，以氧化钇作为烧结助剂，按照碳化硼67 % 90 %、氧化钛2 % 20 %、氧化铝3 % 10 %、氧化钇I % 3%的质量百分比称取原料；(3)将称好的原料混合，以乙醇为介质强化球磨100 120小时后，放置真空干燥箱干燥并过200目筛，制得均匀混合粉体；(4)采用热压烧结工艺，以氮气作为烧结气氛，烧结温度1800 1880°C，烧结压力25 35MPa，保温时间30 50分钟，即可制备高韧性、高强度、高耐磨性的碳化硼基陶瓷材料。上述方法制备的B4C/TiB2/Al203/Y203陶瓷材料，具有较高的致密率，强度和韧性比纯碳化硼陶瓷大幅度提高，烧结温度由纯碳化硼陶瓷的2300°C降低到1880°C以下。所制备的碳化硼基陶瓷复合材料，具有优良的力学性能和耐磨性，使用寿命长。该陶瓷材料适合于制作对耐磨性要求较高的模具、喷沙嘴等零部件，制备工艺简单、生产成本低。
具体实施例方式下面给出本发明的两个最佳实施例实施例一按照碳化硼67%、氧化钛20%、氧化铝10%、氧化钇3%的质量百分比称取原料；将称好的原料混合，装入聚氨酯制成的球磨桶中进行球磨，采用YG8硬质合金球，用无水乙醇作为球磨介质强化球磨100小时后,放置真空干燥箱干燥并过200目筛,制得均匀混合粉体；装入石墨模具预压成型后，放入烧结炉中热压烧结，以氮气作为烧结气氛，烧结温度1850°C，烧结压力30MPa，保温时间30分钟，即可制备高韧性、高强度的碳化硼基陶瓷材料。实施例二 其他同实施例一，不同之处是按照碳化硼86%、氧化钛8%、氧化铝4%、氧化钇2%的质量百分比称取原 料；烧结温度1880°C，烧结压力35MPa，保温时间40分钟。
权利要求
1.一种低温致密化烧结碳化硼基陶瓷材料的方法，以碳化硼作为基体材料，以氧化钛和氧化铝作为增韧补强添加相，以氧化钇作为烧结助剂，其特征通过以下方法制备 (1)按照碳化硼67% 90%、氧化钛2% 20%、氧化铝3% 10%、氧化钇I% 3%的质量百分比称取原料； (2)将称好的原料混合，以乙醇为介质强化球磨100 120小时后，放置真空干燥箱干燥并过200目筛，制得均匀混合粉体； (3)采用热压烧结工艺，以氮气作为烧结气氛，烧结温度1800 1880°C，烧结压力.25 35MPa，保温时间30 50分钟，即可制备高韧性、高强度、高耐磨性的碳化硼基陶瓷材料。
全文摘要
本发明属于陶瓷材料领域，涉及一种低温致密化烧结碳化硼基陶瓷材料的方法。本发明的特征是以碳化硼作为基体材料，以氧化钛和氧化铝作为增韧补强添加相，以氧化钇作为烧结助剂；将碳化硼、氧化钛、氧化铝和氧化钇按照一定比例混合球磨，制得混合粉体；然后将混合粉体在氮气气氛中热压烧结。用该方法制备的碳化硼基陶瓷材料，具有较高的致密率，强度和韧性比纯碳化硼陶瓷大幅度提高，烧结温度由纯碳化硼陶的2300℃降低到1880℃以下，烧结时间大大缩短，具有优良的力学性能和耐磨性，使用寿命长。该陶瓷材料适合于制作对耐磨性要求较高的模具、喷沙嘴等。
文档编号C04B35/563GK102731093SQ20111009454
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者刘建霞, 刘长霞, 姚美红, 孙军龙, 王保卫, 谢在玉 申请人:鲁东大学