韧性陶瓷材料制造技术

一种韧性陶瓷材料，该韧性陶瓷材料的组成为至少一种硼化物及一种耐火金属或是至少两种硼化物、至少一种碳化物及一种耐火金属，其中使用上述材料进行加热熔炼能够形成该韧性陶瓷材料，而于加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，该耐火金属皆会与硼化物或/及碳化物反应，因此金属胶结相会流失而形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构。

Toughness Ceramic Materials

A tough ceramic material consisting of at least one boride and one refractory metal or at least two borides, at least one carbide and one refractory metal, in which the tough ceramic material can be formed by heating melting with the above-mentioned material, and in the process of heating melting into a tough ceramic material, the refractory metal will be associated with the boride or/and/or/or the refractory metal. The carbide reaction results in the loss of cementation phase and the formation of a pure ceramic structure with high toughness.

【技术实现步骤摘要】
韧性陶瓷材料
本专利技术关于一种韧性陶瓷材料，特别是一种能够将至少一种硼化物及一种耐火金属或是至少两种硼化物、至少一种碳化物及一种耐火金属进行加热熔炼形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构。
技术介绍
Cementedcarbides为胶结碳化物，是一种由WC与Co组成的复合材料。十九世纪初，HenriMoissan人造合成碳化钨(WC)。碳化钨硬度高，原欲作为钻石的替代材料，却因存在易脆及孔洞等缺点，而不便用于工程上。1923年和Baumhauer发现碳化钨与钴或镍，经烧结制程后，可同时保有陶瓷材料的硬度，以及金属的韧性，这对模具工业，造成巨大影响，材料并广泛应用在切削工具、矿产采掘、与军事武器的部分零件上。原料钨约有60％用在胶结碳化物的生产上。1930年使用需求量为十公吨，2008年使用需求量则达五万公吨，78年内成长了5000倍。胶结碳化物由两部份组成，一为强化相、另一为胶结相。如上述所提的碳化钨WC扮演着强化相的角色，拥有高熔点、高韧性、以及良好抗磨耗等特性，而钴则为胶结相，拥有金属良好的导电、导热性之外，还有提供最重要的特性--韧度，使复材不易脆裂。近年的研究，大多以WC与Co统硬质金属为基础，将强化相衍生出TiC与TaC等，胶结相衍生出Mo,Ni与Fe等，并通称这些材料为「瓷金复材」(Cermetcomposites)；传统Hardmetals硬质金属以及瓷金复材，主要生产制程为烧结法，并且将胶结相进行「少量」的多元添加；然而，上述以传统烧结法制成的超硬合金需担心复材致密度问题，且制程相对较复杂，成本较高，复材的工作温度也有其极限。因此，若能够以熔炼方式进行制备材料，将能够克服上述问题，然而若是能够于加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，透过不同配方，使耐火金属能够仅与硼化物或/及碳化物反应，而金属胶结相会流失并形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构，如此应为一最佳解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种韧性陶瓷材料，其能够克服现有技术的缺陷，能以熔炼方式进行制备材料，形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构。为实现上述目的，本专利技术公开了一种韧性陶瓷材料，其特征在于：该韧性陶瓷材料的组成为至少一种硼化物及一种耐火金属，其中该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该耐火金属为钨或钽，其中使用硼化物与耐火金属进行加热熔炼形成该韧性陶瓷材料。其中，使用硼化物与耐火金属进行加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，该耐火金属皆会与硼化物反应，因此金属胶结相会流失而形成为一纯陶瓷结构。其中，该韧性陶瓷材料的微结构由MB2相、MB相或/及W2B相所组成。还公开了一种韧性陶瓷材料，其特征在于：该韧性陶瓷材料的组成为至少两种硼化物、至少一种碳化物及一种耐火金属，其中该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该碳化物选自于SiC、B4C、TiC、NbC、TaC、WC，且该耐火金属为钨，其中使用硼化物、碳化物与耐火金属进行加热熔炼形成该韧性陶瓷材料。其中，使用硼化物、碳化物与耐火金属进行加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，该耐火金属会与硼化物或/及碳化物反应，因此金属胶结相会流失而形成为一纯陶瓷结构。其中，该韧性陶瓷材料的微结构由MB2相、MC相、MB相或/及W2B相所组成。通过上述内容，本专利技术能实现如下技术效果：1.本专利技术能够以熔炼方式进行制备材料，将能够克服上述问题，然而若是能够于加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，透过不同配方，使耐火金属能够仅与硼化物或/及碳化物反应，而金属胶结相会流失并形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构。2.由于本专利技术是的韧性陶瓷是由熔融反应而来，更由于因熔融制成而可有100％密度，而有高韧性，且熔炼出的制品更具有一定的硬度及韧性，且高温下的硬度稳定性好，因此非常是适用于一般产业的使用。附图说明图1：本专利技术韧性陶瓷材料的制备流程示意图。图2：本专利技术韧性陶瓷材料的第一实施的XRD分析示意图。图3：本专利技术韧性陶瓷材料的第二实施的XRD分析示意图。图4：本专利技术韧性陶瓷材料的第三实施的XRD分析示意图。图5：本专利技术韧性陶瓷材料的第四实施的XRD分析示意图。图6：本专利技术韧性陶瓷材料的第五实施的XRD分析示意图。图7：本专利技术韧性陶瓷材料的第六实施的XRD分析示意图。图8：本专利技术韧性陶瓷材料的第七实施的XRD分析示意图。图9：本专利技术韧性陶瓷材料的第八实施的XRD分析示意图。图10：本专利技术韧性陶瓷材料的第九实施的XRD分析示意图。图11：本专利技术韧性陶瓷材料的第十实施的XRD分析示意图。图12：本专利技术韧性陶瓷材料的第十一实施的XRD分析示意图。图13：本专利技术韧性陶瓷材料的第十二实施的XRD分析示意图。图14：本专利技术韧性陶瓷材料的第十三实施的XRD分析示意图。图15：本专利技术韧性陶瓷材料的第十四实施的XRD分析示意图。具体实施方式有关于本专利技术其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。请参阅图1，其制备方法如下：(1)本专利技术的韧性陶瓷材料是将至少一种硼化物及一种耐火金属(或是至少两种硼化物、至少一种碳化物及一种耐火金属)充分混合后，置于真空电弧熔炼炉的水冷铜模的凹槽中101；(2)之后将真空电弧熔炼炉抽真空(将腔体压力抽至2.4×10-2torr)后，通纯氩气(Ar气体)使压力提升至8.0torr左右，并再度抽真空(抽至2.4×10-2torr，此通Ar气体再抽气的动作称为purge)，而上述动作反复数次后，最后通Ar气体使腔体压力回到8.0torr并进行熔炼102；(3)而熔炼完成后待试片冷却，将其翻面后再度熔炼，并反复此动作数次，以确保试片的均匀度，最后等待试片冷却后，使腔体压力回到1大气压，并取出所形成的韧性陶瓷材料试片103。其中，该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该耐火金属为钨或钽(或该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该碳化物选自于SiC、B4C、TiC、NbC、TaC、WC，且该耐火金属为钨或钽)。而本专利技术会举出几个以下不同实施例，以下几个实施例皆能够明显看出金属胶结相会流失并形成为一具有高韧性的纯陶瓷结构，其中第一实施(B1B2+Ta)的成份为(TiB2)0.3(ZrB2)0.3Ta0.4，其中XRD分析如图2所示，峰值分析显示相组成为MB,MB2,M2B，且明显没有胶结相Ta固溶体讯号，其中第一实施所制备出的韧性陶瓷材料具有近似纯陶瓷的特性，且M2B相分率高造成机械性质硬脆，整体硬度值为1842±74HV，破裂韧性为6.44±0.99MPam1/2。其中第二实施(SB4)的成份为(NbB2)0.6W0.4，其中XRD峰值图3所示，峰值显示此成份有三种相，分别为M2B,MB,MB2，由于第二实施中的W几乎全和B反应形成MB或M2B，因此耐火金属胶结相流失形成纯陶瓷结构，而第二实施的硬度和韧性表现算是相当优秀，复材整体硬度值为1944±56HV，破裂韧性为7.72±0.72MPam1/2。其中第三实施(B3B5)的成份为[(HfB2)(TaB2)]0.6W0.4，其中XRD峰值如图4所示，峰值显示此成份有三种相，分别为M2B,MB,MB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种韧性陶瓷材料，其特征在于：该韧性陶瓷材料的组成为至少一种硼化物及一种耐火金属，其中该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该耐火金属为钨或钽，其中使用硼化物与耐火金属进行加热熔炼形成该韧性陶瓷材料。

【技术特征摘要】
2017.11.23 TW 1061407671.一种韧性陶瓷材料，其特征在于：该韧性陶瓷材料的组成为至少一种硼化物及一种耐火金属，其中该硼化物选自于TiB2、ZrB2、NbB2、HfB2、TaB2或W2B5，而该耐火金属为钨或钽，其中使用硼化物与耐火金属进行加热熔炼形成该韧性陶瓷材料。2.如权利要求1所述的韧性陶瓷材料，其特征在于，使用硼化物与耐火金属进行加热熔炼为韧性陶瓷材料的过程中，该耐火金属皆会与硼化物反应，因此金属胶结相会流失而形成为一纯陶瓷结构。3.如权利要求1所述的韧性陶瓷材料，其特征在于，该韧性陶瓷材料的微结构由MB2相、MB相或/及W2B相所组成。4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞凯，
申请(专利权)人：陈瑞凯，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71