氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料及其制备方法，涉及陶瓷基复合材料的制备领域，所述氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法包括：S1：称取锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；S2：将所述原料粉体进行球磨，得到球磨粉末；S3：将所述球磨粉末进行搅拌烘干，得到原料粉末；S4：将所述原料粉末冷压成型，得到原料坯体；S5：对所述原料坯体进行热等静压烧结，得到氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料。本发明专利技术提供的氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，通过将六方氮化硼引入锶长石中，使得制备的复相陶瓷材料不仅具有良好的可加工性能，还具有良好的介电和耐高温性能。

Boron Nitride-Strontium Feldspar High Temperature Wave Transmitting Composite Ceramic Materials and Their Preparation Method

The invention discloses a boron nitride strontium feldspar high temperature wave-transmitting multiphase ceramic material and its preparation method, which relates to the preparation field of ceramic matrix composites. The preparation method of the boron nitride strontium feldspar high temperature wave-transmitting multiphase ceramic material includes: S1: mixing the strontium feldspar powder with the hexagonal boron nitride powder to obtain the raw material powder; S2: ball milling the raw material powder to obtain the raw material powder. To the ball milling powder; S3: the ball milling powder is stirred and dried to obtain the raw material powder; S4: the raw material powder is cold pressed to form the raw material body; S5: the raw material body is hot isostatic pressing sintered to obtain the boron nitride-strontium feldspar high temperature wave transmission composite ceramic material. By introducing hexagonal boron nitride into strontium feldspar, the prepared composite ceramic material has not only good machinability, but also good dielectric and high temperature resistance.

【技术实现步骤摘要】
氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷基复合材料的制备领域，具体涉及一种氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
锶长石因具有密度低、热膨胀系数小、高温稳定性能好、介电性能优良以及化学稳定性优异等优点，在航空、航天工业以及汽车、环保、冶金、化工和电子工业等多个领域均有广泛的应用前景；但是由于锶长石在具有优异的热学及介电性能的同时，还具有可加工性差的特点，从而大大限制了锶长石在实际工程中的应用。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，包括：S1：称取锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；S2：将所述原料粉体进行球磨，得到球磨粉末；S3：将所述球磨粉末进行搅拌烘干，得到原料粉末；S4：将所述原料粉末冷压成型，得到原料坯体；S5：对所述原料坯体进行热等静压烧结，得到氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料。可选地，所述原料粉体中六方氮化硼的体积分数为5～95vol.％；所述六方氮化硼粉体的粒度范围为100～300目；所述锶长石粉体的粒度范围为100～400目。可选地，所述将所述原料粉体进行球磨的球磨时间是1～24小时。可选地，所述将所述球磨粉末进行搅拌烘干包括：将所述球磨粉末于60℃搅拌烘干24～48小时后过100目筛。可选地，所述将所述原料粉末冷压成型包括：将所述原料粉末装入钢模具中，以10～30MPa的压力冷压1～3分钟。可选地，所述对所述原料坯体进行热等静压烧结包括：S51：将所述原料坯体装入钼包套中，对所述钼包套进行抽真空及焊接密封处理，得到密封原料坯体；S52：将所述密封原料坯体放置于热等静压烧结炉中，在所述热等静压烧结炉中充入氮气至压力为60～200MPa；S53：将所述热等静压烧结炉中的温度升至1500～1700℃，并第一次保温1～15分钟；S54：所述第一次保温结束后，将所述热等静压烧结炉中的温度降至900～1300℃，并第二次保温0.5～12小时；S55：所述第二次保温结束后，将所述热等静压烧结炉冷却至室温。可选地，所述对所述钼包套进行抽真空包括：对所述钼包套进行抽真空至所述钼包套内的真空度低于0.1Pa。可选地，所述将所述热等静压烧结炉中的温度升至1500～1700℃包括：将所述热等静压烧结炉中的温度以5～30℃/min的升温速率升至1500～1700℃。可选地，所述将所述热等静压烧结炉中的温度降至900～1300℃包括：将所述热等静压烧结炉中的温度以5～30℃/min的降温速率降至900～1300℃。本专利技术的另一目的在于提供一种氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料，所述氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料由上述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法制备。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1，本专利技术提供的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，通过将六方氮化硼引入到锶长石材料中，一方面在不影响锶长石材料本身介电性能的前提下，达到提高锶长石的可加工性的目的；另一方面引入的六方氮化硼还可作为单斜锶长石的异质形核中心，在保证氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料介电性能的前提下，解决锶长石陶瓷基材料的晶相调控困难的技术问题，从而使得制备的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料不仅具有良好的力学及可加工性能，同时，还具有良好的介电和耐高温性能；2，本专利技术提供的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，通过两步热等静压烧结的工艺，实现氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的致密化烧结，以解决锶长石陶瓷材料中晶粒异常长大的问题，并进一步提高锶长石陶瓷材料的强度及韧性，从而提高锶长石陶瓷材料的可加工性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本专利技术氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法的流程图；图2是本专利技术氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的X射线衍射图谱；图3是本专利技术氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的断口形貌图；图4是本专利技术氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的介电常数及损耗角正切值图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。为解决锶长石可加工性差的问题，本专利技术提供一种氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料以及该复相陶瓷材料的制备方法，参见图1所示，其中氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：S1：称取锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；S2：将该原料粉体进行球磨，得到球磨粉末；S3：将得到的球磨粉末进行搅拌烘干，得到原料粉末；S4：将原料粉末冷压成型，得到原料坯体；S5：对原料坯体进行热等静压烧结，得到氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料。为提高锶长石的韧性，本专利技术通过引入六方氮化硼(h-BN)来达到提高锶长石的韧性的目的；为将六方氮化硼引入到锶长石中，本专利技术首先将锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；其中原料粉体中六方氮化硼的体积分数范围为5～95vol.％，锶长石粉体的粒度范围为100～400目，六方氮化硼的粒度为100～300目。为便于对氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备过程进行控制，本专利技术优选采用通过溶胶-凝胶法制备的锶长石来作为反应的原料；由于溶胶-凝胶法制备的锶长石具有粒径较小，分散性好以及产品纯度高等优点，采用通过溶胶-凝胶法制备的锶长石作为反应原料，一方面便于对原料粉体进行进一步粉碎以及混合，另一方面还可减少制备过程中副反应的发生，从而可提高反应的转化率，同时提高以此为原料制备的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的力学及热学等性能。进一步对得到的原料粉体进行球磨，使得锶长石粉体以及六方氮化硼粉体进一步被粉碎，并使粉碎后的小颗粒充分混合，从而使以此为原料生成的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料中六方氮化硼分布均匀，该复合材料的性能稳定。其中本专利技术优选进行球磨的时间为1～24小时。将球磨后得到的球磨粉末于60℃条件下进一步进行搅拌烘干，其中搅拌烘干的时间优选24～48小时；一方面通过搅拌烘干可使球磨粉末中各组分混合的更加均匀，另一方面还能够将球磨粉末中的水分及其他易挥发物质去除，以便于后期对该粉末进行进一步的处理；将搅拌烘干后得到的原料粉末进行过筛处理，以控制原料粉末的粒度，使得制备的氮化硼-锶长石陶瓷基复合材料状态均一，性能稳定；本专利技术优选将原料粉末过100目筛，将过筛后的原料粉末进行冷压成型，以得到原料坯体，便于进行高温烧结。本专利技术对原料粉末进行冷压成型具体包括：将过筛后的原料粉末装入钢制模具中，以10～30MPa的压力冷压1～3分钟，得到外形与钢制模具相匹配的原料坯体。本专利技术为便于将成型后的原料坯体从模具中取出，将原料粉末装入钢制模具前，可在模具的内壁涂覆氮化硼。为使六方氮化硼与锶长石相结合，以起到对锶长石增韧的作用，进一步将成型后的原料坯体放置于热等静压烧结炉中进行热等静压烧结处理，即可得到氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料。六方氮化硼为一种类石墨的层状结构材料，六方氮化硼的晶格常数为层内的B和N原子相间以共价键组成六圆环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：S1：称取锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；S2：将所述原料粉体进行球磨，得到球磨粉末；S3：将所述球磨粉末进行搅拌烘干，得到原料粉末；S4：将所述原料粉末冷压成型，得到原料坯体；S5：对所述原料坯体进行热等静压烧结，得到氮化硼‑锶长石高温透波复相陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括：S1：称取锶长石粉体与六方氮化硼粉体进行混合，得到原料粉体；S2：将所述原料粉体进行球磨，得到球磨粉末；S3：将所述球磨粉末进行搅拌烘干，得到原料粉末；S4：将所述原料粉末冷压成型，得到原料坯体；S5：对所述原料坯体进行热等静压烧结，得到氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料。2.如权利要求1所述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述原料粉体中六方氮化硼的体积分数为5～95vol.％；所述六方氮化硼粉体的粒度范围为100～300目；所述锶长石粉体的粒度范围为100～400目。3.如权利要求1所述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述将所述原料粉体进行球磨的球磨时间是1～24小时。4.如权利要求1所述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述将所述球磨粉末进行搅拌烘干包括：将所述球磨粉末于60℃搅拌烘干24～48小时后过100目筛。5.如权利要求1所述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述将所述原料粉末冷压成型包括：将所述原料粉末装入钢模具中，以10～30MPa的压力冷压1～3分钟。6.如权利要求1～5任一项所述的氮化硼-锶长石高温透波复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述对所述原料坯体进行热等静压烧结包括：S51：将所述原料坯体装入钼包套...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德龙，贾德昌，杨治华，段小明，何培刚，王胜金，周玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23