一种复合陶瓷材料及其制备方法.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CN111499386A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010346280.7(22)申请日2020.04.27(71)申请人山西省玻璃陶瓷科学研究所（有限公司）地址030000山西省太原市杏花岭区马道坡街37号(72)发明人孟凡然王琨冯荣成龙胜(74)专利代理机构山西五维专利事务所(有限公司)14105代理人茹牡花(51)Int.Cl.C04B35/563(2006.01)C04B35/626(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种复合陶瓷材料及其制备方法(57)摘要本发明属于高新材料技术领域,具体涉及一种复合陶瓷材料及其制备方法。以碳化硼粉、碳化硅粉、碳化钛粉、无定形碳粉、酚醛树脂、聚醚酰亚胺、聚乙烯醇缩丁醛为原料；经过二次球磨浆料、造粒粉，对造粒粉放入模具内进行干压成型，得到生坯，将生坯放进无压烧结炉内，在真空或氩气保护的条件下进行无压高温烧结后自然冷却，冷却到室温后得到复合陶瓷材料制品。本发明具有降低烧结温度，对复合材料的各项性能进行了提升，同时降低了烧结难度，十分具有现实意义。CN111499386ACN111499386A权利要求书1/1页1.一种复合陶瓷材料，其特征在于：以所述复合陶瓷材料的总质量为100％计，各组分及其百分含量为：碳化硼粉60～80％、碳化硅粉5～20％、碳化钛粉5～30％、无定形碳粉0.5～5％、酚醛树脂5～10％、聚醚酰亚胺0.5～3％、聚乙烯醇缩丁醛0.5～2％。2.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述碳化硼粉的纯度≥98％，平均粒径为d50＝0.5～5.0μm。3.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述碳化硅粉的纯度≥95％，平均粒径为d50＝0.5～5.0μm。4.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述碳化钛粉的纯度≥95％，平均粒径为d50＝0.5～3.0μm。5.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述无定形碳粉的纯度≥90％，粒径范围为0.05～3.0μm。6.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述酚醛树脂的纯度≥98％。7.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述聚醚酰亚胺的纯度≥98％。8.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷材料，其特征在于：所述聚乙烯醇缩丁醛的纯度≥99％。9.一种制备权利要求1～8任意一项所述复合陶瓷材料的方法，其特征在于：步骤如下：(1)将上述百分重量的碳化硼粉、碳化硅粉、碳化钛粉、无定形碳粉和酚醛树脂加入球磨罐中，然后加入1:1的无水乙醇作为溶剂，进行第一次球磨，在150r/min～600r/min的转速下球磨3～15h，得到一次球磨浆料；(2)在得到的一次球磨浆料中加入上述百分重量的聚醚酰亚胺和聚乙烯醇缩丁醛，进行第二次球磨，在50～400r/min的转速下球磨5～10h，得到二次球磨浆料；(3)将得到的二次球磨浆料过250目筛后喷入喷雾造粒塔中进行造粒，并且造粒塔的进风温度控制在120～200℃，出风温度控制在70～100℃，喷雾压力控制在0.05～1.0MPa，造粒粉的尺寸控制在10～100μm，得到颗粒尺寸为50～100μm的造粒粉；(4)将造粒粉放入模具内进行干压成型，压力为100～300MPa，保压3～30min，得到生坯；(5)将生坯放进无压烧结炉内，在真空或氩气保护的条件下进行无压烧结，烧结温度在2000～2200℃，0～800℃以10℃/min的速率升温；800～1500℃升温速率为10℃/1.5min；1500℃以上升温速率为5℃/min，在最高烧成温度保温30min，保温结束后自然冷却，冷却到室温后得到复合陶瓷材料制品。2CN111499386A说明书1/6页一种复合陶瓷材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高新材料技术领域,具体涉及一种复合陶瓷材料及其制备方法。背景技术[0002]碳化硼最突出的特点就是其具有的超常硬度，是已知最坚硬的三种材料之一，其他两种为金刚石和立方相氮化硼。此外，碳化硼还具有密度小、熔点高、高温稳定性和化学稳定性好以及良好的中子吸收能力、极好的热电性能、较低的膨胀系数等特点，因此，碳化硼可以用于制备防弹装甲、切割刀具、特种耐侵蚀材料、高温热电偶以及原子反应堆控制和屏蔽材料等。[0003]国内目前烧结碳化硼主要采用热压烧结技术。虽然热压烧结的碳化硼材料具有晶粒细小、致密度高和机械、电学性能良好的特点，无需添加烧结助剂或成型助剂，可生产超高纯度的陶瓷产品，但是热压烧结过程及设备复杂，生产控制要求严，模具材料要求高，能源消耗大，生产效率较低，生产成本高，导致热