CN111217611A - 一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料及其制备方法,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2,层状氮化硼均匀分布于氮化铝基体中,氮化铝与氮化硼的晶界处形成氧化硼薄膜,所述氧化硼薄膜的厚度为30~50nm。本发明所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料拥有优异耐氧化性能,利用其制备的模具的热导率、抗弯抗弯强度和加工抛光等综合性能良好,可代替目前使用的石墨模具,解决石墨模具因不耐氧化而出现需保护气氛中使用、精度降低和需定时修复等问题。
Description
技术领域
本发明涉及模具生产材料,尤其是一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
热弯玻璃(又称曲面玻璃)可以按要求做成各种曲面和复杂外观,具有样式美观、线条优美等特点,可满足现代化建筑装饰、智能手机、汽车和定制家具等领域对玻璃材料的高品质需求,随着工业化水平和生活品质的提高,热弯曲面玻璃具有非常广阔的市场成长空间。热弯玻璃是将切割好尺寸的平板玻璃放置在根据弯曲弧度设计的热弯模具中,然后加热使玻璃软化后,通过模具对软化玻璃进行压制而形成特定曲面的热弯玻璃产品。热弯模具是生产热弯玻璃的关键部件,直接关系到热弯玻璃表面光洁度、尺寸精度和生产成本与效率。因此,热弯模具的选材应满足高的高温抗弯强度、小的高温蠕变、好的高温耐氧化性能、不与玻璃浸润、高热导性、易加工抛光和合适的热膨胀系数等要求。
目前,石墨材料由于热导率好、易加工和不易变形等综合性能已成为曲面玻璃热弯成形的主要模具材料。但石墨的耐氧化性能差,玻璃软化成形温度一般为700~800℃,该温度下,石墨模具容易被氧化烧蚀,导致:(1)曲面玻璃使用石墨模具进行成形过程中需要在保护气氛下进行,增加了生产成本,降低了生产效率;(2)石墨模具使用过程中,不可避免的轻微氧化将导致模具抛光面的精度降低,影响产品质量;(3)需要定时对石墨模具进行抛光修复,增加模具成本,减低模具寿命。
中国发明专利申请CN108298991A公开了常压烧结六方氮化硼陶瓷曲面玻璃热弯模具的制造方法。该专利将氮化硼陶瓷作为热弯模具材料,解决了高温氧化问题,但石墨模具相比,氮化硼陶瓷的热导率不足,抗弯强度偏低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的石墨模具耐氧化性能差的问题,提供一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,其可以替代石墨作为新型曲面玻璃热弯模具材料生产热弯模具,该热弯模具利用了氮化铝的高热导率、高耐氧化性和高抗弯强度以及氮化硼的易加工特性。所制备的热弯模具具有更为优异耐高温氧化性能,对降低热弯玻璃生产成本,提高生产效率具有明显影响。
本发明还提供一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,采用热压烧结技术制备氮化铝氮化硼热弯模具,通过湿混技术确保氮化铝与氮化硼的混合均匀,控制热压烧结参数达到高热导率、高致密、高抗弯强度的氮化铝氮化硼复合陶瓷。
本发明中,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2,优选为4/1~3/1,更优选为4/1~3/1。材料中氮化铝作为基体,当氮化铝与氮化硼的质量比低于3/2会导致材料热导率明显下降;层状氮化硼均匀分布于氮化铝基体中,当氮化铝与氮化硼的质量比高于9/1会造成材料脆性过大,不利于模具的成形加工。
特别的,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中,氮化铝与氮化硼的晶界处形成氧化硼薄膜,所述氧化硼薄膜的厚度为30~50nm。该氧化硼薄膜对材料的致密度与性能有重要影响。优选地,所述氧化硼薄膜的厚度为35~45nm,氧化硼薄膜的存在可很好地提高氮化铝与氮化硼的界面结合性能以及提高致密度,其厚度为35~45nm能保证热导率性能,氧化硼薄膜的厚度超过50nm会导致热导率的剧烈下降。
本发明还提供所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,为了保证产品中层状氮化硼均匀分布于氮化铝基体中,且氮化铝与氮化硼的晶界处形成氧化硼薄膜,所采用的氮化硼粉末中氧化硼质量含量需≥0.8%;之后利用湿磨混合,得到浆料进行热压烧结,由于氧化硼在高温烧结过程中会成熔融状态,可以促进和提高材料的致密度与性能。但烧结温度不宜过高,否则会导致氧化硼的挥发损失。宜采用的热压烧结温度为1760℃~1825℃。同时,为了防止氧化硼高温挥发,在升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,并保持氮气压力在1.2KPa~1.6KPa范围内。
采用所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,按客户图纸要求对其进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。该热弯模具拥有优异耐氧化性能,同时模具的热导率、抗弯抗弯强度和加工抛光等综合性能良好,可代替目前使用的石墨模具,解决石墨模具因不耐氧化而出现需保护气氛中使用、精度降低和需定时修复等问题。
本发明采用热压烧结技术制备氮化铝氮化硼热弯模具,可实现该材料的高热导率和高抗弯抗弯强度,同时可根据不同使用条件,调整该材料的热导率和抗弯抗弯强度,满足客户的定制化需求。
具体方案如下:
一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2,层状氮化硼均匀分布于氮化铝基体中,氮化铝与氮化硼的晶界处形成氧化硼薄膜,所述氧化硼薄膜的厚度为30~50nm。
进一步的,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为4/1~3/1,所述氧化硼薄膜的厚度为35~45nm。
进一步的,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的致密度为98%~99.5%;热导率为85~100W/(m·K),抗弯强度为250~310MPa。
进一步的,所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料按照以下步骤制备得到:
步骤1:按比例称取氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精后,将各原料进行湿磨混合成浆料;其中氮化硼粉末中氧化硼质量含量需≥0.8%;
步骤2:将上步得到的浆料进行干燥形成复合粉末;
步骤3:将上步得到的复合粉末进行热压烧结,得到所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,所述热压烧结的温度为1760℃~1825℃,并且升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.2KPa~1.6KPa范围内。
本发明还保护所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:按比例称取氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精后,将各原料进行湿磨混合成浆料;其中氮化硼粉末中氧化硼质量含量需≥0.8%;
步骤2:将上步得到的浆料进行干燥形成复合粉末;
步骤3:将上步得到的复合粉末进行热压烧结,得到所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,所述热压烧结的温度为1760℃~1825℃,并且升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.2KPa~1.6KPa范围内。
进一步的,所述步骤1包括将氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精按比例称取,之后放入尼龙球磨罐中,加入氧化铝磨球进行湿磨6~12小时;其中,氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2;酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,所使用的氧化铝磨球的质量为混合粉末总质量的2~5倍;氮化铝粉末粒度D50为1.07μm~1.17μm,比表面积为2.50m2/g~2.68m2/g,氮化硼粉末粒度D50为3μm~8μm,且氮化硼粉末中氧化硼质量含量≥1.0%。
进一步的,所述步骤2包括将上步得到的浆料置于真空干燥箱中,于60℃~80℃干燥6~18小时,形成复合粉末。
进一步的,所述步骤3包括将上步得到的复合粉末进行热压烧结,其中,所述热压烧结温度为1780℃~1810℃,烧结压力为20MPa~25MPa,保温时间为3~8小时;烧结压力在开始升温时进行加压,10分钟内加至目标压力,保温结束并温度降至1000℃-1200℃时卸掉压力;升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.3KPa~1.5KPa范围内。
本发明还保护一种热弯模具,采用所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料进行加工与抛光得到,所述热弯模具的最高使用温度达到1100℃。
进一步的,所述热弯模具具有优异的耐氧化性能、良好的热导率和抗弯强度,具体的,所述热弯模具的致密度为98%~99.5%,热导率为85~100W/(m·K),抗弯强度为250~310MPa。
有益效果:
本发明所述氮化铝氮化硼复合具有优异的耐氧化性能、良好的热导率和抗弯强度,其致密度为98%~99.5%,热导率为85~100W/(m·K),抗弯强度为250~310MPa。
本发明所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,以氮化铝和氮化硼为原料,通过湿磨、干燥和热压烧结制备出氮化铝氮化硼复合陶瓷,随后进行加工抛光获得热弯模具。所述热弯模具拥有优异的耐氧化性能和良好的热导率和抗弯强度,可解决现有的热弯模具材料不耐氧化和强度不足等问题,同时可根据客户需求调整热弯模具的热导率和抗弯强度,满足订制化要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例1制备的氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的SEM微观图片;
图2是本发明一个实施例2制备的氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的SEM微观图片;
图3是本发明一个实施例3制备的氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的SEM微观图片。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中,如未明确说明,“%”均指重量百分比。
实施例中使用的氮化铝粉末粒度D50为1.07μm~1.17μm,比表面积为2.50m2/g~2.68m2/g,氮化硼粉末粒度D50为3μm~8μm,且其中氧化硼质量含量需≥0.8%(对比例1除外)。
实施例1
将80克氮化铝粉末、20克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨10小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥8小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1820℃,保温5小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至20MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.3%,热导率为97W/(m·K),抗弯强度为293MPa。图1为氮化铝氮化硼热弯模具的SEM微观图片,从图中可以看出材料致密无明显孔洞缺陷,氮化硼均匀分布于氮化铝中。
实施例2
将75克氮化铝粉末、25克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨8小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥6小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1780℃,保温8小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为98.9%,热导率为93W/(m·K),抗弯强度为265MPa。图2为氮化铝氮化硼热弯模具的SEM微观图片,从图中可以看出氮化铝与氮化硼的界面结合良好,两者间存在厚度为30~50nm氧化硼薄膜。
实施例3
将70克氮化铝粉末、30克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨8小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥6小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1800℃,保温4小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.1%,热导率为89W/(m·K),抗弯强度为235MPa。图3为氮化铝氮化硼热弯模具的SEM微观图片,从图中可以看出氮化铝颗粒与层状氮化硼结合良好,界面间存在明显的氧化硼薄膜。
实施例4
将90克氮化铝粉末、10克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨10小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的5倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥8小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1760℃,保温8小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至22MPa,保温结束并使温度降至1000℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.3%。
实施例5
将60克氮化铝粉末、40克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨10小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的4倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于80℃的真空干燥箱中抽真空干燥10小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1770℃,保温3小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至24MPa,保温结束并使温度降至1100℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.3KPa~1.5KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.3%。
实施例6
将85克氮化铝粉末、15克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨10小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的3倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于70℃的真空干燥箱中抽真空干燥12小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1790℃,保温6小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.4KPa~1.6KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.3%。
实施例7
将65克氮化铝粉末、35克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨10小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的4倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥8小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1810℃,保温4小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至23MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.4KPa,烧结结束后获得氮化铝氮化硼复合陶瓷材料。按客户图纸要求对氮化铝氮化硼陶瓷进行加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本实施例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度达到1100℃,致密度为99.3%。
对比例1
本对比例制备对比样品1的方法与实施例2基本相同,区别在于,氮化硼粉末中氧化硼质量含量为0.2-0.3%。
将75克氮化铝粉末、25克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨8小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2~5倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥6小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1780℃,保温8小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得对比样品1。按客户图纸要求进行对比样品1的加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本对比例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度最高为1100℃,致密度为96.4%,热导率为62W/(m·K),抗弯强度为245MPa。
对比例2
本对比例制备对比样品2的方法与实施例2基本相同,区别在于,热压烧结是的温度更高。
将75克氮化铝粉末、25克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨8小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥6小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1850℃,保温8小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程在氮气气氛下进行,氮气压力保持在1.2KPa~1.6KPa,烧结结束后获得对比样品2。按客户图纸要求进行对比样品2的加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本对比例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度最高为1100℃,致密度为94.7%,热导率为58W/(m·K),抗弯强度为230MPa。
对比例3
本对比例制备对比样品3的方法与实施例2基本相同,区别在于,热压烧结过程中不采用氮气保压。
将75克氮化铝粉末、25克氮化硼粉末一起放入尼龙球磨罐中,加入酒精和氧化铝磨球并密封好后进行球磨8小时,酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,氧化铝磨球使用量为混合粉末总质量的2倍,球磨结束后形成浆料。将浆料置于60℃的真空干燥箱中抽真空干燥6小时,获得氮化铝氮化硼复合粉末。将复合粉末进行热压烧结,烧结温度为1780℃,保温8小时,烧结压力在开始升温的10分钟内加至25MPa,保温结束并使温度降至1200℃时卸掉压力,烧结全程不通入氮气,烧结结束后获得对比样品3。按客户图纸要求进行对比样品3的加工与抛光,获得氮化铝氮化硼玻璃热弯模具。
本对比例制备的氮化铝氮化硼热弯模具的耐氧化温度最高为900℃,致密度为82%,热导率为36W/(m·K),抗弯强度为125MPa。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,其特征在于:所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2,层状氮化硼均匀分布于氮化铝基体中,氮化铝与氮化硼的晶界处形成氧化硼薄膜,所述氧化硼薄膜的厚度为30~50nm。
2.根据权利要求1所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,其特征在于:所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料中氮化铝与氮化硼的质量比为4/1~3/1,所述氧化硼薄膜的厚度为35~45nm。
3.根据权利要求1或2所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,其特征在于:所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的致密度为98%~99.5%;热导率为85~100W/(m·K),抗弯强度为250~310MPa。
4.根据权利要求1或2所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,其特征在于:所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料按照以下步骤制备得到:
步骤1:按比例称取氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精后,将各原料进行湿磨混合成浆料;其中氮化硼粉末中氧化硼质量含量需≥0.8%;
步骤2:将上步得到的浆料进行干燥形成复合粉末;
步骤3:将上步得到的复合粉末进行热压烧结,得到所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,所述热压烧结的温度为1760℃~1825℃,并且升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.2KPa~1.6KPa范围内。
5.一种权利要求1-4中任一项所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:按比例称取氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精后,将各原料进行湿磨混合成浆料;其中氮化硼粉末中氧化硼质量含量需≥0.8%;
步骤2:将上步得到的浆料进行干燥形成复合粉末;
步骤3:将上步得到的复合粉末进行热压烧结,得到所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料,所述热压烧结的温度为1760℃~1825℃,并且升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.2KPa~1.6KPa范围内。
6.根据权利要求5所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1包括将氮化铝粉末、氮化硼粉末和酒精按比例称取,之后放入尼龙球磨罐中,加入氧化铝磨球进行湿磨6~12小时;其中,氮化铝与氮化硼的质量比为9/1~3/2;酒精使用量不超过尼龙球磨罐体积的2/3,所使用的氧化铝磨球的质量为混合粉末总质量的2~5倍;氮化铝粉末粒度D50为1.07μm~1.17μm,比表面积为2.50m2/g~2.68m2/g,氮化硼粉末粒度D50为3μm~8μm,且氮化硼粉末中氧化硼质量含量≥1.0%。
7.根据权利要求5或6所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2包括将上步得到的浆料置于真空干燥箱中,于60℃~80℃干燥6~18小时,形成复合粉末。
8.根据权利要求5或6所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3包括将上步得到的复合粉末进行热压烧结,其中,所述热压烧结温度为1780℃~1810℃,烧结压力为20MPa~25MPa,保温时间为3~8小时;烧结压力在开始升温时进行加压,10分钟内加至目标压力,保温结束并温度降至1000℃-1200℃时卸掉压力;升温、保温和降温过程中均在氮气气氛下进行,氮气压力控制在1.3KPa~1.5KPa范围内。
9.一种热弯模具,采用权利要求1-4中任一项所述氮化铝氮化硼复合陶瓷材料进行加工与抛光得到,其特征在于,所述热弯模具的最高使用温度达到1100℃。
10.根据权利要求9所述热弯模具,其特征在于:所述热弯模具具有优异的耐氧化性能、良好的热导率和抗弯强度,具体的,所述热弯模具的致密度为98%~99.5%,热导率为85~100W/(m·K),抗弯强度为250~310MPa。
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