一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法.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CN108911753A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810977250.9(22)申请日2018.08.26(71)申请人扬州北方三山工业陶瓷有限公司地址225265江苏省扬州市江都区真武镇真扬路10号(72)发明人徐正平龙成勇史彦民(74)专利代理机构北京连和连知识产权代理有限公司11278代理人奚衡宝(51)Int.Cl.C04B35/563(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法(57)摘要本发明涉及一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法。将碳化硼粉65-78wt%，烧结助剂10-17wt%，陶瓷添加剂8-20wt%加入搅拌磨中，并加入一定量的溶剂，进行搅拌球磨-砂磨机处理-搅拌球磨工艺，使得陶瓷浆料的固相含量为45-60wt%，然后进行离心喷雾造粒制得造粒粉，造粒粉压制成生坯，生坯放入石墨匣钵内，生坯周围放置石墨球，然后石墨匣钵放入高温真空烧结炉内进行无压烧结，最终制得碳化硼陶瓷。采用价格低廉的大颗粒碳化硼粉体为原料，引入多元低共熔非氧化物液相来促进碳化硼陶瓷的致密化。CN108911753ACN108911753A权利要求书1/1页1.一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法，其特征在于，包括以下重量百分比的各组分：碳化硼粉65-78wt%，烧结助剂10-17wt%，陶瓷添加剂8-20wt%，所述烧结助剂为改性纳米炭黑、改性碳化硅亚微粉、气相白炭黑、二硼化钛微粉、钛白粉中的一种或一种以上，所述陶瓷添加剂为聚乙二醇、氨基醇、聚乙烯醇树脂、麦芽糊精、麦芽糖稀、低粘度水溶性酚醛树脂中的一种或一种以上，并包括以下步骤：步骤一：将上述各组分按重量百分比放入搅拌磨中，加入一定量的溶剂，然后进行第一次搅拌球磨制浆，第一次搅拌球磨制浆时间为6-8h，然后将浆料经过1-5次砂磨机处理，将处理后的浆料第二次进行搅拌球磨制浆，第二次搅拌球磨制浆时间为30-48h，使得所得陶瓷浆料的固相含量为45-60wt%，搅拌球磨制浆过程中研磨介质为碳化碰球，砂磨机处理过程中研磨介质为微晶氧化铝球；步骤二：将上述所得陶瓷浆料利用离心喷雾造粒塔进行喷雾造粒，离心喷雾造粒塔的进口温度控制为200-230℃，出口温度控制为85-90℃，造粒粉粒径控制在40目-150目之间；步骤三：将上述所得造粒粉采用机压成型的方式压制成生坯，成型压力为150-220MPa，生坯密度控制在1.65-1.70g/cm3之间；步骤四：将上述所得生坯放入石墨匣钵内，在生坯周围放置石墨球，使生坯掩埋在石墨球内，然后将石墨匣钵放入高温真空烧结炉内，采用无压烧结工艺进行烧结，在烧结过程中需在1350-1450℃之间温度下进行保温1.5-3h，随后在2150-2300℃之间温度下进行保温2.5-3h，最终完成烧结得到碳化硼陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法，其特征在于，所述碳化硼粉的粒径为d50=5μm。3.根据权利要求1所述的一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水、工业酒精中的一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法，其特征在于，所述石墨球为高强度高导热石墨造粒球，球径为0.5-3mm。5.根据权利要求1所述的一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法，其特征在于，所述步骤一中最后所得陶瓷浆料中的碳化硼粉的中位径控制在2.4-2.6um，最大粒径小于3.5um。2CN108911753A说明书1/5页一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高韧性无压烧结碳化硼陶瓷制备方法。背景技术[0002]碳化硼陶瓷在结构陶瓷中占有重要地位，它具有优良的特性，突出特点是高硬度和低密度，常温下其硬度仅次于金刚石和立方氮化硼。另外，其还具有高模量、良好耐腐蚀性以及优越的吸收中子特性等，所以其广泛的被用作高端防弹材料、中子吸收材料、高温结构材料以及耐磨材料等，在核能、国防等领域有着广泛的应用。尤其在防护领域，碳化硼陶瓷是最有前途的下一代防护陶瓷材料。相较于氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷其硬度更高、密度更小。因此，其具有更为优良的防护性能，并能实现装备的轻量化，从而提升装备的抗打击能力和机动性。目前碳化硼防弹陶瓷是各国研究的热点。[0003]虽然碳化硼具有诸多优点，有着广泛的应用前景。但是碳化硼中共价键成分高达93.9%，属于典型的共价键材料，因此碳化硼陶瓷极其难以烧结致密化。目前成熟的高性能碳化硼陶瓷制备工艺主要为热压烧结。主要是通过在烧结过程中对陶瓷坯体施加压力，从而在陶瓷烧结过程中产生颗粒重排、塑性流动、晶