CN101182212B - 硼化物-氧化物复相陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硼化物-氧化物复相陶瓷及其制备方法。硼化物-氧化物复相陶瓷，其特征在于它由ZrB2粉和氧化物粉制备而成，各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55～95％、氧化物粉5～45％；所述的氧化物粉为下述二种之一：1)Y3Al5O12粉体；2)Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7～2.5∶1。本发明具有高温性能好、易烧结且高致密的特点。

Description

硼化物-氧化物复相陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于复相陶瓷领域，具体涉及硼化物-氧化物复相陶瓷及其制备方法，包括二硼化锆-钇铝石榴石(ZrB2-Y3Al5O12)复相陶瓷和二硼化锆-钇铝石榴石-氧化铝(ZrB2-Y3Al5O12-Al2O3)复相陶瓷。
背景技术
随着高温技术的发展，要求材料具备优良的高温综合性能以适应苛刻的高温环境。非氧化物-氧化物复相陶瓷材料就是一类很有发展前途的高温结构材料，它利用材料性能的互补，使材料达到综合优化，其中ZrB2复相陶瓷材料就是其中的一种。
ZrB2陶瓷具有高熔点(3040℃)、高硬度(88～91HRA)、高强度(抗压强度、抗拉强度分别为1555.3MPa、460MPa)、导电性好(电导率为16.6×10-5Ω·cm、电阻温度系数为1.76×103℃-1)、导热性好(20℃热导率为24.3W/(m·K))等特点，而在高温结构陶瓷材料、复合材料、电极材料、薄膜材料、耐火材料、核控制材料等领域中得到应用。ZrB2陶瓷的应用主要面临的问题是高温性能差(易氧化、抗热震性差、强度低)，并且致密体的获得比较困难，成本较高，从而限制了该材料的应用范围。
钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)和氧化铝(Al2O3)具有良好的机械强度、透明度、化学稳定性和导热性，无论是作为功能材料，还是结构材料都表现出极佳的应用前景。此外，YAG是目前已知的抗高温蠕变性最好的氧化物，并且YAG和Al2O3有着相似的线膨胀系数，因此YAG和Al2O3常被选为高温结构材料的主相或次相。
材料的致密与否在很大程度上影响着材料的强度，所以提高材料的致密度是制备材料必须考虑的一个问题。在一种物质难以烧结成高致密陶瓷块体的情况下，通常通过添加一种或多种物质来降低其烧成温度，并且要使加入的原料在烧成的陶瓷中能够起到一定的性能增强效果，从而达到相对低的烧成温度制备出高致密及高性能陶瓷块体的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温性能好、易烧结且高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：硼化物-氧化物复相陶瓷，其特征在于它由ZrB2粉和氧化物粉制备而成，各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55～95％、氧化物粉5～45％；所述的氧化物粉为下述二种之一：1)Y3Al5O12粉；2)Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7～2.5∶1。
所述的ZrB2粉的粒径小于20um，氧化物粉的粒径小于20um。
上述硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55～95％、氧化物粉5～45％选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的氧化物粉为下述二种之一：1)Y3Al5O12粉；2)Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7～2.5∶1；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在热压炉或放电等离子烧结炉中进行烧结，其烧结温度范围在1400～2000℃之间，保温时间4～60分钟，炉压10～50MPa，烧结环境是惰性气体或真空；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷(ZrB2基复相陶瓷)。
本发明将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，成型，在1400～2000℃温度范围内，在惰性气体或真空的环境中对其进行烧结，制备得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷。由于在ZrB2粉体中加入了氧化物粉体，氧化物粉体的熔点相对ZrB2的熔点低一些，在烧结过程中氧化物在陶瓷体中易形成粘结相，将ZrB2紧密粘结在一起形成高致密的复相陶瓷；氧化物粉体的熔点相对ZrB2的熔点低一些，易烧结；由于高致密性，就可以阻止氧气进入陶瓷内部，氧化只能在陶瓷表面发生，再加上氧化物形成的粘结相分布在ZrB2的周围，也可以阻止氧气与ZrB2接触，减少了ZrB2的氧化，从而这种复相陶瓷具有良好的高温性能。本发明操作简单，流程少，高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷容易获得，并且该种复相陶瓷的高温性能优异。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是ZrB2粉体的X射线衍射分析图；
图3是二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷的X射线衍射分析图；
图4是二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷的显微结构分析图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合图1、实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
二硼化锆的粒径小于20um，图2为ZrB2粉体的X射线衍射分析图，用它来说明购买的ZrB2原料中ZrB2的含量很高，几乎没有其它杂质；如图1所示，将7克的二硼化锆和3克的Y3Al5O12混合均匀，放入石墨模具中，稍稍加压使其成型，连同模具一起放入放电等离子烧结炉中，在真空环境中20MPa压力下，1600℃烧结10分钟，随炉冷却至室温，将陶瓷块体从模具中取出，将其表面层打磨去除，即可得到相对致密度为98％以上的二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷。复相陶瓷在1300℃的空气中热处理1小时的氧化程度仅增重25mg/cm2。
实施例2：
将7克的二硼化锆和1.3克的Al2O3和1.7克Y2O3混合均匀，放入石墨模具中，稍稍加压使其成型，连同模具一起放入放电等离子烧结炉中，在真空环境中20MPa压力下，1700℃烧结6分钟，随炉冷却至室温，将陶瓷块体从模具中取出，将其表面层打磨去除，即可得到相对致密度为98％以上的二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷。复相陶瓷在1300℃的空气中热处理1小时的氧化程度仅增重22mg/cm2，其物相分析如图3所示，其显微结构如图4所示，可以看出其结构是很致密的，氧化物形成的粘结相分布在二硼化锆的周围。
实施例3：
将7克的二硼化锆和2.3克的Al2O3和1.7克Y2O3混合均匀，放入石墨模具中，稍稍加压使其成型，连同模具一起放入放电等离子烧结炉中，在真空环境中20MPa压力下，1700℃烧结4分钟，随炉冷却至室温，将陶瓷块体从模具中取出，将其表面层打磨去除，即可得到相对致密度为98％以上的二硼化锆-钇铝石榴石-氧化铝复相陶瓷。复相陶瓷在1300℃的空气中热处理1小时的氧化程度仅增重21mg/cm2。
实施例4：
将7克的二硼化锆和3.3克的Al2O3和1.7克Y2O3混合均匀，放入石墨模具中，稍稍加压使其成型，连同模具一起热压炉中，在真空环境中20MPa压力下，1800℃烧结60钟，随炉冷却至室温，将陶瓷块体从模具中取出，将其表面层打磨去除，即可得到相对致密度为98％以上的二硼化锆-钇铝石榴石-氧化铝复相陶瓷。复相陶瓷在1300℃的空气中热处理1小时的氧化程度仅增重24mg/cm2。
实施例5：
硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55％、氧化物粉45％选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的ZrB2粉的粒径小于20um，氧化物粉的粒径小于20um；所述的氧化物粉为Y3Al5O12粉；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在热压炉中进行烧结，其烧结温度范围在1400℃之间，保温时间60分钟，炉压50MPa，烧结环境是惰性气体；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷(二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷)。
实施例6：
硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉95％、氧化物粉5％选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的ZrB2粉的粒径小于20um，氧化物粉的粒径小于20um；所述的氧化物粉为Y3Al5O12粉；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在放电等离子烧结炉中进行烧结，其烧结温度范围在2000℃之间，保温时间4分钟，炉压10MPa，烧结环境是真空；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷(二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷)。
实施例7：
硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55％、氧化物粉45％选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的氧化物粉为Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7∶1；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在热压炉中进行烧结，其烧结温度范围在1400℃之间，保温时间60分钟，炉压10MPa，烧结环境是惰性气体；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷(二硼化锆-钇铝石榴石复相陶瓷)。
实施例8：
硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉95％、氧化物粉5％选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的氧化物粉为Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为2.5∶1；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在放电等离子烧结炉中进行烧结，其烧结温度范围在2000℃之间，保温时间4分钟，炉压50MPa，烧结环境是真空；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷。

Claims (3)

1.硼化物-氧化物复相陶瓷，其特征在于它由ZrB2粉和氧化物粉制备而成，各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55～95％、氧化物粉5～45％；所述的氧化物粉为下述二种之一：1)Y3Al5O12粉；2)Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7～2.5∶1。
2.根据权利要求1所述的硼化物-氧化物复相陶瓷，其特征在于：所述的ZrB2粉的粒径小于20um，氧化物粉的粒径小于20um。
3.如权利要求1所述的硼化物-氧化物复相陶瓷的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的选取：按各组份所占重量百分比为：ZrB2粉55～95％、氧化物粉5～45％，选取ZrB2粉和氧化物粉；所述的氧化物粉为下述二种之一：1)Y3Al5O12粉；2)Al2O3粉和Y2O3粉，Al2O3粉与Y2O3粉的重量比为0.7～2.5∶1；
2)将ZrB2粉和氧化物粉混合均匀，得到复合陶瓷原料；
3)将得到的复合陶瓷原料装入石墨模具中，在热压炉或放电等离子烧结炉中进行烧结，其烧结温度范围在1400～2000℃之间，保温时间4～60分钟，炉压10～50MPa，烧结环境是惰性气体或真空；随炉冷却至室温，取出烧成的复相陶瓷，再进行表面打磨处理，得到高致密的硼化物-氧化物复相陶瓷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105753482A (zh) * 2016-03-30 2016-07-13 四川省有色科技集团有限责任公司 一种Y2O3包覆ZrB2陶瓷粉体配方及其制备方法
CN107032788B (zh) * 2017-06-06 2020-05-26 北京理工大学 一种亚微米级稀土锆酸盐陶瓷块体材料的制备方法
CN109095916B (zh) * 2018-08-14 2021-06-25 徐州凹凸光电科技有限公司 一种sps烧结制备yag透明陶瓷的方法
CN110606748A (zh) * 2019-09-04 2019-12-24 广东工业大学 一种氧化铝增强高熵硼化物陶瓷及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5037102A (en) * 1987-08-24 1991-08-06 Mizuno Corporation Golf club head
CN1140155A (zh) * 1995-01-19 1997-01-15 宇部兴产株式会社 陶瓷复合材料
JP2001243946A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
CN1356291A (zh) * 2001-12-29 2002-07-03 中国核动力研究设计院 二硼化锆或二硼化钛致密陶瓷材料无压烧结的方法
CN1542152A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 中国科学院金属研究所 一种硼化物颗粒／非晶态合金基体的复合材料
CN1935737A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 上海交通大学 二硼化锆/三氧化二铝复合粉体的合成方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5037102A (en) * 1987-08-24 1991-08-06 Mizuno Corporation Golf club head
CN1140155A (zh) * 1995-01-19 1997-01-15 宇部兴产株式会社 陶瓷复合材料
JP2001243946A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
CN1356291A (zh) * 2001-12-29 2002-07-03 中国核动力研究设计院 二硼化锆或二硼化钛致密陶瓷材料无压烧结的方法
CN1542152A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 中国科学院金属研究所 一种硼化物颗粒／非晶态合金基体的复合材料
CN1935737A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 上海交通大学 二硼化锆/三氧化二铝复合粉体的合成方法

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