一种富硼碳化硼材料的制备方法及应用.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CN111943679A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010822737.7(22)申请日2020.08.10(71)申请人宁波普莱斯帝金属制品有限公司地址315400浙江省宁波市余姚市中国塑料城国际商务中心1幢315室(72)发明人李春松(51)Int.Cl.C04B35/563(2006.01)C04B35/628(2006.01)F41H1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种富硼碳化硼材料的制备方法及应用(57)摘要一种富硼碳化硼材料的制备方法，包括如下步骤：将碳化硼微粉加入到含有表面活性剂的乙二醇溶液中，加入膨胀石墨球磨；真空干燥后，置于马弗炉中真空加热，得到的石墨烯负载的B4C颗粒与硼酐、镁粉混合，压块，在氩气中采用电热钨丝点燃，反应后真空冷却至室温，采用浓盐酸浸泡3‑5h，离心洗涤，得到B13C2负载的B4C颗粒，真空加热，通入惰性气体冷却至室温，得到富硼碳化硼材料。该材料具有较高的致密度和弯曲强度，有利于其在防弹衣材料中的应用。CN111943679ACN111943679A权利要求书1/1页1.一种富硼碳化硼材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将碳化硼微粉加入到含有表面活性剂的乙二醇溶液中，超声分散均匀，加入膨胀石墨，进行球磨；(2)将步骤(1)得到的球磨产物真空干燥后，置于马弗炉中真空加热，得到石墨烯负载的B4C颗粒；(3)将步骤(2)得到的石墨烯负载的B4C颗粒与硼酐、镁粉混合，压块，在氩气中采用电热钨丝点燃，反应后真空冷却至室温，采用浓盐酸浸泡3-5h，离心洗涤，得到B13C2负载的B4C颗粒；(4)将步骤(3)得到的B13C2负载的B4C颗粒真空加热，通入惰性气体冷却至室温，得到富硼碳化硼材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述表面活性剂为硬脂酸钠、柠檬酸钠或其组合，表面活性剂质量为碳化硼微粉质量的0.3-1％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，球磨转速为350-450r/min，球磨时间为1-2h，碳化硼微粉和膨胀石墨的质量比为1∶0.07-0.15。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，真空加热温度为900-1000℃，升温速率每分钟2-7℃/min，保温时间为3-6h，得到石墨烯负载的B4C颗粒。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，石墨烯负载的B4C颗粒与硼酐、镁粉的质量比为1∶0.07-0.18∶0.1-0.2。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，真空加热温度为1800-2100℃，加热时间为4-7h。7.根据权利要求1-6所述的方法制备得到的富硼碳化硼材料在防弹衣材料中的应用。2CN111943679A说明书1/4页一种富硼碳化硼材料的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种富硼碳化硼材料。背景技术[0002]碳化硼具有熔点高、硬度高(仅次于金刚石和氮化硼)、弹性模量高、密度小、热稳定性好、热中子吸收横截面高等优点，是一种性能优良的特种陶瓷硬质材料。碳化硼具有许多独特的性质，是很多工程应用领域中的重要候选材料，并在耐火材料、研磨介质、耐磨涂层、反应堆控制棒和屏蔽棒、轻质盔甲、防弹材料等诸多领域都得到了广泛应用。由于碳化硼硬度高，其对于动能弹和弹药碎片的防御能力很强，而且碳化硼质量较轻，是制备防弹衣、防护装甲的理想材料，并得到了广泛的关注。然而，B4C的烧结机制为体扩散和晶界扩散，晶界移动阻力较大，难以烧结致密，影响了其在防弹领域的应用。发明内容[0003]本发明涉及一种富硼碳化硼材料的制备方法，在B4C颗粒表面负载石墨烯，通过石墨烯与硼源反应在B4C颗粒间生成B13C2，从而使碳化硼材料致密化，提高材料密度和弯曲强度。[0004]一种富硼碳化硼材料的制备方法，包括如下步骤：[0005](1)将碳化硼微粉加入到含有表面活性剂的乙二醇溶液中，超声分散均匀，加入膨胀石墨，进行球磨；[0006](2)将步骤(1)得到的球磨产物真空干燥后，置于马弗炉中真空加热，得到石墨烯负载的B4C颗粒；[0007](3)将步骤(2)得到的石墨烯负载的B4C颗粒与硼酐、镁粉混合，压块，在氩气中采用电热钨丝点燃，反应后真空冷却至室温，采用浓盐酸浸泡3-5h，离心洗涤，得到B13C2负载的B4C颗粒；[0008](4)将步骤(3)得到的B13C2负载的B4C颗粒真空加热，通入惰性气体冷却至室温，得到富硼碳化硼材料。[0009]步骤(1)中，所述表面活性剂为硬脂酸钠、柠檬酸钠或其组合，表面活性剂质量为碳化硼微粉质量的0.3-1％。[0010]步骤(