碳化硼基仿生叠层陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碳化硼粉体、碳化钛粉体和硼粉以无水乙醇为介质混合，混合料浆经过旋转蒸发后，在真空干燥箱内烘干后过筛造粒，得到A、B三元混合粉体；S2、将A、B三元混合粉体依次平铺装入石墨模具中，形成“A‑B‑A”型三层结构，在真空条件下进行高温压力烧结制备出碳化硼基仿生叠层陶瓷材料。本发明专利技术利用原位合成反应放出的能量和高活性生成产物，促进致密化，细化晶粒尺寸；同时采用仿生叠层结构，为陶瓷提供额外强化机制，解决碳化硼基陶瓷弯曲强度、硬度、断裂韧性无法协同增长问题，生产工艺简单、制备成本低，提高碳化硼陶瓷的力学性能，所得产品同时具备低密度、高强度、高硬度特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轻质陶瓷材料及其应用领域，更具体地说，涉及一种碳化硼基仿生叠层陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

1、硼化物陶瓷是一类重要的工程材料，由于其独特的物理化学性质(如高硬度、高模量、低比重、优良的耐高温性能和导电性)在现代高技术行业中具有十分重要的应用前景。近十年来，有关硼化物陶瓷材料的研究在国内外引起了极大的关注。在低比重的前提下，如何进一步提高碳化硼陶瓷的力学性能是目前研究的关键问题之一。大量的研究表明，通过细化陶瓷材料的晶粒尺寸，制备超细晶粒陶瓷可以较好的提高材料的强度和韧性，同时通过第二相强化技术也是提高陶瓷材料的技术途径。但是碳化硼纳米粉末的制备十分困难，同时高温烧结过程中也难免会存在晶粒的快速生长。因此，制备具有高强度、高韧性的碳化硼超细晶粒陶瓷仍然是一个难题。近年来，科学家们学习自然界中贝壳珍珠层的多级层状结构，通过仿生结构设计，发展了层状结构陶瓷的制备与研究。层状陶瓷的设计建立在能量耗散的机制之上，通过合理的叠层设计，降低材料力学性能对缺陷的敏感性，从而提高陶瓷韧性。相较于块体陶瓷，裂纹在层状陶瓷中有更长的扩展路径，从而提高断裂韧性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳化硼粉体粒度为2-8μm，纯度大于97％；所述碳化钛粉体粒度为2-4μm，纯度大于99％；所述硼粉粒度为1-3μm，纯度大于95％；所述碳化硼粉体、碳化钛粉体和硼粉的原料粉体混合物按重量百分比计，包括碳化硼粉体55.14wt％-82.03wt％，碳化钛粉体8.60wt％-21.56wt％，硼粉9.36wt％-23.30wt％。

3.根据权利要求1所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述“A-B-A”...

【技术特征摘要】

1.一种碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳化硼粉体粒度为2-8μm，纯度大于97％；所述碳化钛粉体粒度为2-4μm，纯度大于99％；所述硼粉粒度为1-3μm，纯度大于95％；所述碳化硼粉体、碳化钛粉体和硼粉的原料粉体混合物按重量百分比计，包括碳化硼粉体55.14wt％-82.03wt％，碳化钛粉体8.60wt％-21.56wt％，硼粉9.36wt％-23.30wt％。

3.根据权利要求1所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述“a-b-a”型三层结构中，经过烧结、加工之后的外层厚度约为0.75mm，中间层厚度为1.5mm。

4.根据权利要求2所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，碳化硼粉体、碳化钛粉体和硼粉采用行星球磨机混合，行星球磨机转速为200-300r/min。

5.根据权利要求3所述的碳化硼基仿生叠层陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：解晶晶，李英杰，陈希诏，王为民，王荣杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：