一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料及其制备方法.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CN107502804A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710758321.1C22C30/00(2006.01)(22)申请日2017.08.29(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人刘宗德高远孙有美(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.C22C29/14(2006.01)C22C32/00(2006.01)C22C27/02(2006.01)C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料及其制备方法。所述方法包括以下步骤：1)、制备混合粉末及预成型坯体，包括粉末的均匀混合与干燥及预成型坯体的制备；2)、真空热压烧结，具体步骤如下：(1)将预成型坯体置于真空热压烧结炉中并抽真空；(2)升温至400-500℃，升温速率为5-10℃/min；(3)通入保护性气氛，继续升温至1500-1700℃，升温速率为8-12℃/min；(4)开启油压泵加压，在1500-1700℃温度下对预成型坯体进行保温保压处理；(5)关闭油压泵，关闭加热系统，随炉冷却至室温。CN107502804ACN107502804A权利要求书1/1页1.一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备混合粉末及预成型坯体(1)配制混合粉末，所述混合粉末包括15-60wt.％ZrB2粉、8-17wt.％Ti粉和余量Nb粉；其中，Nb粉与Ti粉的质量比值控制在3.5-6范围内；将所述粉末混合干燥得到混合粉末；(2)将所述混合粉末置于预成型用石墨模具中，加压制备为预成型坯体；2)真空热压烧结，具体步骤如下：(1)将预成型坯体置于真空热压烧结炉的烧结用模具中；(2)启动机械泵抽真空，在真空中烧结；(3)升温至400-500℃，升温速率为5-10℃/min；(4)通入保护性气体，继续升温至1500-1700℃，升温速率为8-12℃/min；(5)开启油压泵加压，在1500-1700℃温度下对预压坯体进行保温保压处理；(6)关闭油压泵，关闭加热系统，随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)中所述粉末，ZrB2粉300目、纯度≥99.9％；Ti粉300目、纯度≥99.95％；Nb粉500-800目、纯度≥99.95％。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)中所述制备预成型坯体的压强为10-12MPa。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2)中启动机械泵抽真空，直至炉内压强为1.2-1.5Pa。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2)中所述烧结过程中，温度升至400-500℃时，在此温度下保温25-35分钟。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2)中通入保护性气体氩气，直至炉内压强为0.02-0.03MPa。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2)中所述烧结过程中，继续升温至1500-1700℃时，缓慢加压至25-30MPa，保温保压2-4小时。8.权利要求1-7任一项所述方法得到的硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料。2CN107502804A说明书1/6页一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种硼化物陶瓷颗粒增强铌钛基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]陶瓷材料具有耐蚀性好、耐磨等优点，但脆性较大且不易加工；金属材料具有优异的延展性，但耐磨、耐蚀、耐高温性较差。颗粒增强金属基复合材料兼顾陶瓷的耐高温性和金属良好的韧性，具有单一陶瓷或金属材料不可比拟的优异性能，在航空航天、机械工业中具有良好的应用前景。二硼化锆(ZrB2)陶瓷具有熔点高(>3000℃)、硬度高(>23GPa)、模量高(>500GPa)、耐腐蚀、热稳定性良好等优点，常用于极端环境，是一种重要的超高温陶瓷材料。ZrB2共价键很强的特性决定了该陶瓷材料难于烧结和致密化,且存在室温断裂韧性较低等问题。[0003]难熔金属是指熔点在2000℃以上的金属，包括钨、钼、钛、铌、铼和锆等。难熔金属及其合金的共同特点是熔点高，高温强度高，抗液态金属腐蚀性能好，绝大部分可塑性加工，其使用温度范围为1100-3320℃，是重要的航天高温结构材料。难熔金属及其合金的使用温度与它们的熔点直接相关，由低到高的顺序为：铌合金→钼合金→钽合金→钨合金，目前使用最多的合金是铌合金和钼合金。[0004]难