CN105331843A - 一种碳化硼喷头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硼喷头及其制备方法，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10-12重量份、三氧化二铬8-10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化硅20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2-5重量份、碳化锆2-5重量份、碳化钨2-5重量份、硼化锆2-5重量份，经过原材料混合-材料的压制预处理、造粒-热处理-压制冷切成型的步骤制备成。本发明的新工艺制备的碳化硼元件硬度和致密度较高，适应海洋设备、高精度设备的需求。

Description

一种碳化硼喷头及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳化硼元件制备技术领域，具体涉及一种碳化硼喷头及其制备方法。

背景技术

碳化硼突出的优点是密度低、硬度高和中子吸收截面大，主要以碳化硼陶瓷材料的形式应用。碳化硼因强共价键结合，自扩散系数低，烧结困难。通常采用热压或者热等静压烧结才能实现致密化。但是，一方面热压和热等静压只能制备尺寸相对较小、形状简单的制品，另外一方面热压和热等静压的制造成本高，因此阻碍了碳化硼材料的应用。

无压烧结(常压烧结)虽然可以制备尺寸大、形状复杂的样品，但目前碳化硼的无压烧结仍然是一个难点。无压烧结制备出的碳化硼陶瓷致密度低，导致陶瓷的强度、硬度和中子吸收等性能较差，成为限制碳化硼应用的瓶颈。

研究认为阻碍碳化硼陶瓷致密化的原因之一是碳化硼粉体表面的氧化硼，氧化硼的存在会使碳化硼在较低的温度出现颗粒粗化，导致在高温阶段致密化驱动力下降。研究表明碳和一些碳化物能够有效除去碳化硼粉体表面的氧化硼，促进烧结，所以，碳和碳化物是一类重要的烧结助剂。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种碳化硼喷头及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种碳化硼喷头及其制备方法，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10-12重量份、三氧化二铬8-10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化硅20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2-5重量份、碳化锆2-5重量份、碳化钨2-5重量份、硼化锆2-5重量份。

所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化铬20重量份、氧化钇20重量份、氧化锆25重量份、碳化铍5重量份、碳化锆5重量份、碳化钨4重量份、硼化锆4重量份。

所述制备方法包括如下制作步骤：

①、原材料混合：按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

②、材料的压制预处理、造粒：将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

③、热处理：使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为1小时35分钟，温度达到2200℃，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200℃时开始保温，每5分钟将功率下调10kw/h,保温时间为20分钟；

④、压制冷切成型：保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到10MPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

本发明的有益效果：本发明的新工艺制备的碳化硼喷头硬度和致密度较高，适应海洋设备、工矿企业高精度设备的需求，至少能达到94％的相对密度(RD)和至少2200㎏/㎜²的维氏硬度。

具体实施方式

为了便于本发明内容的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例仅为本发明的一部分实施例。

实施例1：

按照重量百分比称取碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬8重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛25重量份、氧化铬25重量份、氧化钇20重量份、氧化锆20重量份、碳化铍5重量份、碳化锆5重量份、碳化钨5重量份、硼化锆2重量份。

按照如下步骤制备成型：①、原材料混合：按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

②、材料的压制预处理、造粒：将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

③、热处理：使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为1小时35分钟，温度达到2200℃，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200℃时开始保温，每5分钟将功率下调10kw/h,保温时间为20分钟；

④、压制冷切成型：保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到10MPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

实施例2：

按照重量百分比称取碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化铬20重量份、氧化钇20重量份、氧化锆25重量份、碳化铍5重量份、碳化锆5重量份、碳化钨4重量份、硼化锆4重量份。

按照如下步骤制备成型：①、原材料混合：按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

②、材料的压制预处理、造粒：将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

③、热处理：使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为1小时35分钟，温度达到2200℃，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200℃时开始保温，每5分钟将功率下调10kw/h,保温时间为20分钟；

④、压制冷切成型：保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到10MPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10-12重量份、三氧化二铬8-10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化硅20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2-5重量份、碳化锆2-5重量份、碳化钨2-5重量份、硼化锆2-5重量份。

2.一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化铬20重量份、氧化钇20重量份、氧化锆25重量份、碳化铍5重量份、碳化锆5重量份、碳化钨4重量份、硼化锆4重量份。

3.根据权利要求1或2所述的一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下制作步骤：

①、原材料混合：按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

②、材料的压制预处理、造粒：将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

③、热处理：使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为1小时35分钟，温度达到2200℃，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200℃时开始保温，每5分钟将功率下调10kw/h,保温时间为20分钟；

④、压制冷切成型：保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到10MPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。