一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及无机材料技术领域，具体涉及一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法，其所需材料为：炭黑、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，本发明专利技术的炭黑碳化硼复合材料的制备方法，其制作工艺简单，所制备的炭黑碳化硼复合材料具有强度极高、韧性好、密度低等优点，其中炭黑所占比例可控范围大从5%至70%均可实现成品的制作，由于炭黑所占比例的不同，其产品表现出各种不同的优异性能。

Preparation method of silicon carbide boron carbide composite material

The invention relates to the technical field of inorganic materials, in particular to the preparation method of a silicon carbide boron carbide composite material, which needs carbon black, boron carbide, metal silicon, binder and additive, and the preparation method of the carbon black boron carbide composite material of the invention, which has simple preparation process and the prepared carbon black boron carbide compound. Composite materials have the advantages of high strength, good toughness, low density, and so on. The proportion of carbon black can be controlled from 5% to 70% to achieve the production of finished products.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法
本专利技术涉及无机材料
，具体涉及一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法。
技术介绍
碳化硼别名黑钻石，分子式为B4C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一，用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。它的摩氏硬度为9.3。它在19世纪作为金属硼化物研究的副产品被发现，直到1930年代才被科学地研究。碳化硼可由电炉中用碳还原三氧化二硼制得。碳化硼可以吸收大量的中子而不会形成任何放射性同位素，因此它在核能发电场里它是很理想的中子吸收剂，而中子吸收剂主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反应炉场里主要是做成可控制的棒状，但有的时候会因为要增加表面积而把它制成粉末状。因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。此外，和金刚石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加广泛，在某些地方可以取代价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。现有技术制备碳化硼和碳化硅的复合材料时，硅元素会腐蚀碳化硼形成硅碳硼复合物，硅碳硼复合物的韧性与强度值均明显低于碳化硼，使得烧结的碳化硼复合材料出现腐蚀点，从而降低了材料质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法，其所需材料为：炭黑、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，其制备方法为：1）混合：将炭黑与碳化硼按照进行混合，其中炭黑占总重量的4%至6%，然后加入占总重量6%至8%的粘结剂、占总重量1%的添加剂、占总重量50%的酒精进行二次混合；2）造粒：将粉末状的混合物进行喷雾造粒；3）压制：将细颗粒状的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的压强下压制成硼饼；4）干燥：将压制成型的硼饼置入干燥室内，进行缓慢升温干燥，干燥温度从室温缓慢升至130摄氏度至200摄氏度，升温耗时为24h，升温速度为匀速升温；5）配硅：取硅含量大于99%的金属硅粉40目至160目与占总重量3%的粘结剂进行混合，将混合均匀的硅粉压制成硅饼；6）烧结：将硅饼重叠放置在硼饼上，并置入真空炉中进行烧结，烧结温度为1480摄氏度至1600摄氏度，真空度小于等于10pa；7）冷却：将烧结成型的板材随炉冷却，冷却至常温取出。8）除硅：将表面残余的硅渣进行喷砂处理。优选的，所述硼饼的压制密度为1.7克每立方厘米至1.75克每立方厘米。优选的，所述烧结过程中硅饼与硼饼的重量比1.1：1至1.2：1。优选的，所述粘结剂为酚醛树脂，所述添加剂为表面活性剂，其主要成分为铝酸酯螯合物。优选的，所述除硅过程中清除表面残渣的喷砂处理方式的可替换方式为打磨处理。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的碳化硅碳化硼复合材料的制备方法，采用活性剂包裹碳化硼表面，阻止硅元素侵蚀碳化硼，所制备的复合材料制作工艺简单，所制备的碳化硼复合材料具有强度极高、韧性好、密度低等优点。具体实施方式以下对本专利技术做进一步描述：本专利技术的炭黑碳化硼复合材料的制备方法，其所需材料为：炭黑、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，其制备方法为：1）混合：将炭黑与碳化硼按照进行混合，其中炭黑占总重量的4%至6%，然后加入占总重量6%至8%的粘结剂、占总重量1%的添加剂、占总重量50%的酒精进行二次混合；2）造粒：将粉末状的混合物进行喷雾造粒；3）压制：将细颗粒状的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的压强下压制成硼饼；4）干燥：将压制成型的硼饼置入干燥室内，进行缓慢升温干燥，干燥温度从室温缓慢升至130摄氏度至200摄氏度，升温耗时为24H，升温速度为匀速升温；5）配硅：取硅含量大于99%的金属硅粉40目至160目与占总重量3%的粘结剂进行混合，将混合均匀的硅粉压制成硅饼；6）烧结：将硅饼重叠放置在硼饼上，并置入真空炉中进行烧结，烧结温度为1480摄氏度至1600摄氏度，真空度小于等于10pa；7）冷却：将烧结成型的板材随炉冷却，冷却至常温取出。8）除硅：将表面残余的硅渣进行喷砂处理。本专利技术制备的复合材料密度为2.63克每立方厘米至2.65克每立方厘米，其抗弯强度大于等于350兆帕。添加剂的表面活性剂的主要功能为包裹碳化硼表面，阻止在烧结过程中金属硅对碳化硼的进一步腐蚀。实施例1：采用F360的碳化硼2.9kg、F400的碳化硼2.9KG、F600的碳化硼2.2kg、F800的碳化硼2KG、炭黑600g、粘结剂800g、添加剂80g的成分配比进行如上方法进行配置，制得的碳化硼的压制密度为1.76克每立方厘米，最终烧结密度为2.65克每立方厘米。实施例2采用F150的碳化硼60g、F600的碳化硼10g、F800的碳化硼30g、炭黑7g、粘结剂8g、添加剂1g的成分配比进行如上方法进行配置，制得的碳化硼的压制密度为1.85克每立方厘米，最终烧结密度为2.66克每立方厘米。利用本专利技术所述的技术方案，或本领域的技术人员在本专利技术技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法，其特在于所需材料为：炭黑、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，其制备方法为：1） 混合：将炭黑与碳化硼按照进行混合，其中炭黑占总重量的4%至6%，然后加入占总重量6%至8%的粘结剂、占总重量1%的添加剂、占总重量50%的酒精进行二次混合；2） 造粒：将粉末状的混合物进行喷雾造粒；3） 压制：将细颗粒状的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的压强下压制成硼饼；4） 干燥：将压制成型的硼饼置入干燥室内，进行缓慢升温干燥，干燥温度从室温缓慢升至130摄氏度至200摄氏度，升温耗时为24H，升温速度为匀速升温；5） 配硅：取硅含量大于99%的金属硅粉40目至160目与占总重量3%的粘结剂进行混合，将混合均匀的硅粉压制成硅饼；6） 烧结：将硅饼重叠放置在硼饼上，并置入真空炉中进行烧结，烧结温度为1480摄氏度至1600摄氏度，真空度小于等于10pa；7） 冷却：将烧结成型的板材随炉冷却，冷却至常温取出；8） 除硅：将表面残余的硅渣进行喷砂处理。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅碳化硼复合材料的制备方法，其特在于所需材料为：炭黑、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，其制备方法为：1）混合：将炭黑与碳化硼按照进行混合，其中炭黑占总重量的4%至6%，然后加入占总重量6%至8%的粘结剂、占总重量1%的添加剂、占总重量50%的酒精进行二次混合；2）造粒：将粉末状的混合物进行喷雾造粒；3）压制：将细颗粒状的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的压强下压制成硼饼；4）干燥：将压制成型的硼饼置入干燥室内，进行缓慢升温干燥，干燥温度从室温缓慢升至130摄氏度至200摄氏度，升温耗时为24H，升温速度为匀速升温；5）配硅：取硅含量大于99%的金属硅粉40目至160目与占总重量3%的粘结剂进行混合，将混合均匀的硅粉压制成硅饼；6）烧结：将硅饼重叠放置在硼饼上，并置入真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李太平，
申请(专利权)人：成都晋阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51