梯度及非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种梯度及非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料及其制备方法。该复合陶瓷材料以硼化物MB2作为基体，10％～30％体积分数的碳化硅颗粒SiCp和10％～20％体积分数的碳化硅晶须SiCw作为增韧相。其制备是将原料通过反应热压烧结，在900～1200℃原位合成硼化物基体相，在1400～1600℃原位生成SiCp和SiCw增韧相，并在1800～2000℃加压烧结制备致密的硼化物基复合陶瓷。采用本发明专利技术的制备方法，使得基体中的增韧相分布均匀，基体与增韧相的化学相容性好，结合力强，因而材料具有优良的综合力学性能，并且可以通过不同原料配方的简单叠层反应烧结制备界面应力低的梯度结构材料，同时其工艺步骤少，制备效率高。

Gradient and non gradient SiCw toughening boride based composite ceramic material and its preparation method

The invention relates to a gradient and non gradient SiCw toughening boride based composite ceramic material and a preparation method thereof. The composite ceramic material is based on boride MB2 as the matrix, 10% to 30% volume fraction of silicon carbide particles SiCp and 10% to 20% volume fraction of silicon carbide whisker SiCw as toughening phase. The preparation is to synthesize the boride matrix in situ at 900~1200 C by sintering the raw materials through the reaction hot press. The SiCp and SiCw toughening phases are formed in situ at 1400~1600 C, and the compacted boride based composite ceramics are prepared at 1800~2000 C. The preparation method of this invention makes the toughening phase in the matrix uniformly distributed, the chemical compatibility of the matrix and the toughened phase is good, and the bonding force is strong, so the material has excellent comprehensive mechanical properties, and the gradient structure material with low interfacial stress can be prepared by the simple laminated reaction sintering of different raw materials, and the material can be prepared at the same time. The process steps are few, and the preparation efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
梯度及非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于硼化物基复合陶瓷材料
，具体涉及一种碳化硅晶须(SiCw)增韧硼化物基复合陶瓷材料，以及通过原位合成基体相和增韧相制备该陶瓷材料的方法。
技术介绍
硼化物陶瓷材料具有高硬度，高熔点，导电性好，耐腐蚀，高温强度好等优良性能，可广泛用于轴承，模具，切削刀具等耐磨领域，在航空航天领域的高温零部件也具有广泛用途，用于电极材料比石墨等传统材料具有更好的耐热性，耐磨性，在冶炼中用作高温耐腐蚀容器具有广阔前景。但是由于硼化物陶瓷的自扩散系数很小，需要在高温高压条件下使其烧结致密，如朱品文CN102584242A公告中所示，因此其制备成本很高。此外即使在高温高压条件下，高纯的硼化物陶瓷也很难烧结致密，不致密的硼化物陶瓷由于空隙较多，材料的强度，韧性，耐高温性，耐腐蚀性等性能难以达到使用要求。在硼化物中添加低熔点金属，过渡金属以及某些氧化物，氮化物和碳化物等可以有效改善烧结性能，在较低温度下获得致密烧结体，从而提高其使用性能，如李彬CN103387392B，张国军CN102249697A，周延春CN102557644A，徐明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度及非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料以硼化物MB2作为基体，10％～30％体积分数的碳化硅颗粒SiCp和10％～20％体积分数的碳化硅晶须SiCw作为增韧相；其中，非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中SiCp和SiCw呈均匀分布；梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中SiCp和SiCw沿一个或多个方向呈梯度分布。

【技术特征摘要】
1.一种梯度及非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料以硼化物MB2作为基体，10％～30％体积分数的碳化硅颗粒SiCp和10％～20％体积分数的碳化硅晶须SiCw作为增韧相；其中，非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中SiCp和SiCw呈均匀分布；梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中SiCp和SiCw沿一个或多个方向呈梯度分布。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于：所述硼化物MB2选自二硼化钛、二硼化锆、二硼化铪、二硼化钨中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于：所述梯度和非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中，MB2的晶粒尺寸为2～10μm，晶粒形状为等轴状或者短板状；SiCw的晶粒为长棒状或弯曲短纤维状，长径比为50～300，直径为0.1～3μm；SiCp的晶粒尺寸为0.2～2μm，晶粒形状为等轴状。4.根据权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于：所述梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料中，80％以上的SiCp分布在MB2与MB2以及MB2与SiCw的三叉晶界内。5.一种制备权利要求1-4任一项所述复合陶瓷材料的方法，包括：原料，包括：B粉，C12H22O11粉末，MOx粉末，SiO2粉，CuSO4，NiCl2，以及NH4Cl；1)混料：将上述原料放入球磨罐中，以无水乙醇为介质在行星球磨机上混合均匀，得到混合浆料；2)干燥：将混合浆料过滤网分离磨球后，旋转蒸发除去酒精，再经干燥得干燥粉体；3)过筛：将干燥粉体倒入筛网进行过筛，得到混合粉体；4)装模：制备非梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料a.将步骤3)得到的混合粉体装入带石墨纸内衬的石墨模具中，进行预压处理；或制备梯度SiCw增韧硼化物基复合陶瓷材料b.选择不同原料比，重复步骤1)-3)操作，得到不同原料配比的混合粉体1、2…n；先将混合粉体1装入带石墨纸内衬的石墨模具中，进行预压处理；然后，将混合粉体2装入该石墨模具中，进行预压处理；重复操作，直至混合粉体n装入该石墨模具中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭大旺，郭伟明，林华泰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44