以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法.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CN109928758A(43)申请公布日2019.06.25(21)申请号201910256037.3(22)申请日2019.04.01(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人邢鹏飞刘坤高帅波都兴红闫姝冯忠宝庄艳歆郭静霓(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.C04B35/563(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/626(2006.01)C04B35/645(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法(57)摘要一种以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，按以下步骤进行：(1)将碳化稻壳浸入盐酸除去杂质，获得除杂碳化稻壳；(2)将碳质还原剂和除杂碳化稻壳分别磨细制成碳质还原剂粉料和稻壳粉料；(3)将碳化硼粉、碳质还原剂粉料和稻壳粉料混合均匀，加入水和粘结剂，用压球机上压制成方形团块；(4)在温度50～120℃条件下烘干制成生坯；(5)用真空热压烧结炉进行烧结。在本发明的方法可以显著提高碳化硅的均匀性，改善材料中碳化硼与碳化硅界面的结合状况，使烧结制备的碳化硼-碳化硅复合陶瓷具有更加优良的性能。CN109928758ACN109928758A权利要求书1/1页1.一种以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将碳化稻壳浸入盐酸中，除去酸溶性杂质，然后过滤出固相物料，水洗之洗液为中性，烘干去除水分，获得除杂碳化稻壳；(2)将碳质还原剂和除杂碳化稻壳分别磨细制成粒径≤60μm的碳质还原剂粉料和稻壳粉料；(3)将碳化硼粉、碳质还原剂粉料和稻壳粉料混合均匀，制成混合物料；向混合物料中加入水和粘结剂，然后用压球机上压制成方形团块；(4)将方形团块在温度50～120℃条件下烘干20～40h，制成生坯；(5)将生坯用真空热压烧结炉进行烧结，制成碳化硼-碳化硅复合陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于所述的碳质还原剂是石墨、石油焦、炭黑中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于所述的碳化硼粉的粒径≤20μm。4.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于所述的混合物料中按质量百分比为：碳化硼粉占70～85％，碳质还原剂粉料占5～14％，稻壳粉料占5～25％。5.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于步骤(3)中，水占混合物料总质量的7～13％，粘结剂占混合物料总质量的1～5％。6.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于所述的粘结剂为纤维素粘结剂。7.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于步骤(3)中，压制成方形团块时的压力20～50Mpa，保压时间40～120s。8.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于所述的碳化硼-碳化硅复合陶瓷材料的断裂韧性3.06～5.17Mpa·m1/2；弯曲强度185～380MPa。9.根据权利要求1所述的以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法，其特征在于步骤(5)中，烧结温度1800～2200℃，时间30～150min。2CN109928758A说明书1/4页以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法技术领域[0001]本发明属于复合陶瓷材料技术领域，特别涉及一种以碳化稻壳为原料原位制备碳化硼-碳化硅复合陶瓷的方法。背景技术[0002]碳化硼分子式B4C，为灰黑色粉末，是最硬的人造磨料之一；碳化硼具有硬度高(莫氏硬度9.36)、耐磨性好、密度小(2.52g/cm3)、熔点高(2450℃)、热电性能低(室温140s/m)、耐酸碱性强和中子吸收能力强等优异特性，因此而被受关注，被广泛应用在机械研磨、耐火材料、工程陶瓷、核工业和军事等不同领域。[0003]碳化硼陶瓷存在断裂韧性低，共价键含量高烧结致密化困难等缺陷；于是通过引入第二相粒子的形式制备碳化硼基复合陶瓷来改善单一碳化硼陶瓷存在的缺陷；Si与C、B性能接近，在元素周期表的位置毗邻，根据相似相容原理推断，以添加含Si元素物质作为烧结助剂，一定会促进B4C的烧结致密化；SiC/B4C复相材料应该是理想的力学性能和热学性能的结合体，即将碳化硅的高强度、抗氧化性