具有复杂形状的硼化钛-碳化硼复合陶瓷及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113880585A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111273938.7B33Y70/10(2020.01)(22)申请日2021.10.29B33Y10/00(2015.01)(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号(72)发明人刘江昊陈倩怡李智张海军张少伟(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人张火春(51)Int.Cl.C04B35/58(2006.01)C04B35/563(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/65(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称具有复杂形状的硼化钛-碳化硼复合陶瓷及其制造方法(57)摘要本发明涉及一种具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷及其制造方法。其技术方案是：先将钛粉和碳化硼粉置于混料机中混合，于真空干燥箱中干燥，得到混合粉；将混合粉铺展于选区激光烧结设备的工作仓中，抽真空并充入氩气；再设置选区激光烧结设备的激光加工参数，按照预设模型对铺展的混合粉扫描，制得具有目标形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷；然后将具有目标形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷置于真空管式炉中热处理，制得具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷。本发明具有能耗低、效率高、成本低、工艺简单和材料利用率高的特点，所制备的产品形状复杂、致密度高、力学性能优异、表面粗糙度低、精度高和可调范围广。CN113880585ACN113880585A权利要求书1/1页1.一种具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、先将33～75wt％的钛粉和25～67wt％的碳化硼粉置于混料机中，混合3～6h，再置于真空干燥箱中，在60～70℃的条件下干燥24～36h，得到混合粉；步骤二、将所述混合粉铺展于选区激光烧结设备的工作仓中，然后抽真空至真空度≤100Pa，再向所述工作仓内充入氩气至1个标准大气压；步骤三、设置选区激光烧结设备的激光加工参数：输出功率为100～500W，扫描速度为100～400mm/s，扫描间距为0.02～0.06mm，分层厚度为0.05～0.09mm，送粉系数为4～7，扫描方式为分块扫描或带状X‑Y；步骤四、启动选区激光烧结设备，按照预设模型对铺展的混合粉扫描1～3次，扫描间隔时间为10～20s；如此往复进行至预设高度，制得具有目标形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷；步骤五、将所述具有目标形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷置于真空管式炉中，在1100～1500℃条件下保温1～5h，自然冷却，制得具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷。2.根据权利要求1，所述的具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷的制造方法，其特征在于所述钛粉的纯度≥99.9wt％，平均粒径≤80μm。3.根据权利要求1，所述的具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷的制造方法，其特征在于所述碳化硼粉的纯度为≥95.00wt％，平均粒径≤80μm。4.一种具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷，其特征在于所述具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷是根据权利要求1～3项中任一项所述具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷的制备方法所制备的具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷。2CN113880585A说明书1/6页具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷及其制造方法技术领域[0001]本发明属于硼化钛‑碳化硼复合陶瓷技术领域。具体涉及一种具有复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷及其制造方法。背景技术[0002]硼化钛‑碳化硼(TiB2/B4C)复合陶瓷因其具有高熔点、高硬度、优异的抗侵蚀和优良的抗热冲击性能等特点，被广泛应用于航天航空、轻质装甲等高端结构材料领域。因此，高效率、低成本地制备具有高致密度和复杂形状的硼化钛‑碳化硼复合陶瓷的方法吸引了研究者们越来越多的关注。[0003]现有的制备硼化钛‑碳化硼复合陶瓷方法包括热压烧结法、放电等离子烧结法和热等静压烧结法等，其均属于减材制造方法范畴，即必须通过切削、磨抛等后续加工处理才能得到具有所需复杂形状的制品。例如，“一种B4C‑nanoTiB2复合陶瓷材料的制备方法(CN110386819A)”专利技术，首先将摩尔分数分别为90％～95％的碳化硼粉和5％～10％的钛粉混合均匀后经真空热处理制成坯体，然后将所得坯体置于六面顶压机中，在外加压强高达4.5～5.5GPa、加热温度高达1400～1600℃的条件下反应10～30分钟，从而制得B4C‑nanoTiB2复合陶瓷。“一种B4C/TiB2层状复合陶瓷材料的制备方法(CN110282977A)”专利技术，将碳化硼粉、硼化钛粉或碳化硼/