CN110699564B - 一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）按重量份数称取以下各原料：碳化硼76‑96.9份，氧化锆1‑5份，氧化钇1‑4份，碳化铬1‑5份，钴镍合金0.1‑10份；2）首先将碳化硼、碳化铬混合球磨至平均粒径为10‑50um；用喷雾干燥塔制粒，加入烧结炉中于1400‑1600℃烧结5‑12h，保温1‑3h，冷却后再次球磨至平均粒径为15‑30um获得烧结料；本发明制备的碳化硼基金属陶瓷复合材料具有良好的各向同性、组织均匀性、导热性、抗氧化性及高温抗蠕变性。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷复合材料技术领域，具体讲是一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法。
背景技术
现有的碳化硼基陶瓷复合材料脆性大，断裂韧性差，耐腐蚀和耐磨损尚存在较多不足,各向同性、组织均匀性、抗氧化性及高温蠕变抗力均有待提高，存在上述缺陷的主要原因是复合材料中各组分在晶体中的分布不协调，尤其是多种组分之间的亲和力影响到了晶界性能，因此研发出一种具有良好的各向同性、组织均匀性、导热性、抗氧化性及高温抗蠕变性的高强度、高韧性碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种具有良好的各向同性、组织均匀性、导热性、抗氧化性及高温抗蠕变性的高强度、高韧性碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法。
本发明的技术解决方案如下：一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按重量份数称取以下各原料：碳化硼 76-96.9份，氧化锆 1-5份，氧化钇 1-4份，碳化铬 1-5份，钴镍合金 0.1-10份；
2）首先将碳化硼、碳化铬混合球磨至平均粒径为10-50um；用喷雾干燥塔制粒，加入烧结炉中于1400-1600℃烧结5-12h，保温1-3h，冷却后再次球磨至平均粒径为15-30um获得烧结料；
3）将氧化锆、氧化钇 、钴镍合金加入球磨机中球磨至平均粒径为100-200 nm后与步骤2）中制备的烧结料混合均匀，喷雾干燥塔制粒，干燥至粒料的含水率为0.7-2.5wt%后过60-80目筛；
4）将步骤3）中过筛后的粒料压制成型，成型压力为0.8-3.5T/cm2；然后加入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1400-1600℃，保温0.5-5h，冷却，抛光处理得到碳化硼基金属陶瓷复合材料。
作为优选，所述钴镍合金中钴和镍的重量比为：1:（1.5-5）。
本发明的有益效果是：本发明首先将将碳化硼、碳化铬混合球磨至平均粒径为10-50um，造粒烧结并二次球磨获得烧结料；然后将氧化锆、氧化钇 、钴镍合金与所制备的烧结料混合球磨、过筛、压制成型并烧结，有效避免了合金原料对碳化硼、碳化铬的晶界嵌杂构成影响，提高晶界性能，同时使得碳化硼以碳化铬作为中间纽带，与氧化锆、氧化钇 、钴镍合金之间的亲和力大大提升，改善整体碳化硼基金属陶瓷复合材料晶界性能，从而使碳化硼基金属陶瓷复合材料具有兼具良好的各向同性、组织均匀性、高温抗蠕变性及高韧性。
在脆性陶瓷基体材料中添加第二相延性颗粒能明显提高材料的断裂韧性，其增强机理包括基于裂纹尖端形成的塑性变形区导致裂纹尖端屏蔽,以及由延性颗粒形成的延性裂纹桥。金属陶瓷就属于延性颗粒增韧方式,其介于高温合金和陶瓷之间的材料,兼顾了金属的高韧性、可塑性和陶瓷的高熔点、耐腐蚀和耐磨损等特性,因此,它具有良好的各向同性、组织均匀性、抗氧化性及高温蠕变抗力,同时提高强度和韧性以及导热性等许多优点。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
对比例
按照以下步骤制备：
1）按重量份数称取以下各原料：碳化硼 90份，氧化锆 3份，氧化钇2份，碳化铬 2份，钴镍合金 3份；所述钴镍合金中钴和镍的重量比为：1:3。
2）将各原料加入球磨机中球磨至平均粒径为200 nm后混合均匀，喷雾干燥塔制粒，干燥至粒料的含水率为0.7-2.5wt%后过60目筛；
4）将步骤3）中过筛后的粒料压制成型，成型压力为2T/cm2；然后加入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1600℃，保温1h，冷却，抛光处理得到碳化硼基金属陶瓷复合材料。
实施例
一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按重量份数称取以下各原料：碳化硼 90份，氧化锆 3份，氧化钇2份，碳化铬 2份，钴镍合金 3份；所述钴镍合金中钴和镍的重量比为：1:3。
2）首先将碳化硼、碳化铬混合球磨至平均粒径为10-50um；用喷雾干燥塔制粒，加入烧结炉中于1600℃烧结5h，保温1h，冷却后再次球磨至平均粒径为15um获得烧结料；
3）将氧化锆、氧化钇 、钴镍合金加入球磨机中球磨至平均粒径为200 nm后与步骤2）中制备的烧结料混合均匀，加入现有的粘结剂于喷雾干燥塔制粒，干燥至粒料的含水率为0.7-2.5wt%后过60目筛；
4）将步骤3）中过筛后的粒料压制成型，成型压力为2T/cm2；然后加入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1600℃，保温1h，冷却，抛光处理得到碳化硼基金属陶瓷复合材料。
将对比例与实施例制备的碳化硼基金属陶瓷复合材料进行对比发现，对比例制备的碳化硼基金属陶瓷复合材料抛光面存在明显晶界裂纹，实施例中光滑、致密，反应材料组分的晶界性能良好，碳化硼与氧化锆、氧化钇 、钴镍合金等组分的亲和力佳。从而使碳化硼基金属陶瓷复合材料具有兼具良好的各向同性、组织均匀性、高温抗蠕变性及高韧性。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按重量份数称取以下各原料：碳化硼 76-96.9份，氧化锆 1-5份，氧化钇 1-4份，碳化铬 1-5份，钴镍合金 0.1-10份；
2）首先将碳化硼、碳化铬混合球磨至平均粒径为10-50um；用喷雾干燥塔制粒，加入烧结炉中于1400-1600℃烧结5-12h，保温1-3h，冷却后再次球磨至平均粒径为15-30um获得烧结料；
3）将氧化锆、氧化钇 、钴镍合金加入球磨机中球磨至平均粒径为100-200 nm后与步骤2）中制备的烧结料混合均匀，喷雾干燥塔制粒，干燥至粒料的含水率为0.7-2.5wt%后过60-80目筛；
4）将步骤3）中过筛后的粒料压制成型，成型压力为0.8-3.5T/cm2；然后加入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1400-1600℃，保温0.5-5h，冷却，抛光处理得到碳化硼基金属陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴镍合金中钴和镍的重量比为：1:（1.5-5）。
3.根据权利要求1所述的碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中的烧结温度为1600℃。
4.根据权利要求1所述的碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中的烧结温度为1600℃。
5.根据权利要求1所述的碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中的成型压力为2T/cm2。
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