專利名稱：一種碳纖維/碳化硼復(fù)合陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維/碳化硼復(fù)合陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
碳化硼具有超常的硬度，特別是恒定的高溫硬度優(yōu)點(diǎn)是金剛石都無法比擬 的。再加上它具有很好的抗酸堿腐蝕能力和較高的中子吸收能力及低密度的特 點(diǎn)，是摩擦制品、核工業(yè)中子防護(hù)材料、防彈材料等材料重點(diǎn)開發(fā)的內(nèi)容。
但是，目前制造碳化硼陶瓷材料的方法制造的碳化硼脆性大、難以加工，以 上問題是限制碳化硼陶瓷材料廣泛應(yīng)用的原因。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)高致密高硬度的碳化硼材料脆性大，難以加工的問題，本發(fā)明的目的是 利用碳纖維的高強(qiáng)韌性，解決該問題，同時(shí)納米氧化鋁提高燒結(jié)致密性。
本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種碳纖維/碳化硼復(fù)合陶瓷材料，其中碳化硼的 質(zhì)量占45%—60%，碳纖維占40%—55%,納米氧化鋁占0%—5%。
這種陶瓷材料的制備方法包括配料、成型和熱壓燒結(jié)三個(gè)工藝步驟首先將 碳化硼粉末、碳纖維、納米氧化鋁按一定比例混勻，成型后裝入石墨模具中，表 面覆蓋少量石墨粉，而后將石墨模具放進(jìn)熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至0.1Pa以下， 再以5-30°C/min的速度升溫至1800—2050。C，保溫10—90分鐘，緩慢加壓至5 一30Mpa，繼續(xù)保溫10—90分鐘。
本發(fā)明與現(xiàn)行的碳化硼材料制造方法相比有如下兩方面的優(yōu)點(diǎn)
(1) 在單一碳化硼材料的基礎(chǔ)上提高了硬度15%，提高斷裂韌性10%—50%， 使碳化硼陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。
(2) 加入碳纖維后導(dǎo)電性能明顯提高，同時(shí)有利于加工成各種形狀。
3此方法操作簡(jiǎn)單，易于在碳化硼陶瓷材料制造領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
例l:配料采用48%的碳纖維、48%的碳化硼以及4%的納米氧化鋁加水 混勻；
成型采用注漿成型；
熱壓燒結(jié)把成型好的制品干燥后，放入石墨模具中，表面放少量石墨，防 止表層氧化，然后放進(jìn)熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至0.1Pa以下，再以5'C/min的速 度升溫至180(TC，保溫10分鐘，緩慢加壓至5Mpa，繼續(xù)保溫10分鐘。經(jīng)檢測(cè)， 其密度比為2.63g/cm3，硬度(HV)為39.19Gpa，斷裂韌性5.04Mpam1/2 ;抗彎強(qiáng) 度354.15Mpa。此結(jié)果比單一碳化硼材料的硬度提高了 30%，斷裂韌性提高了 37%，燒結(jié)溫度降低了20(TC。
例2:配料采用35%的碳纖維、60%的碳化硼以及5%的納米氧化鋁混合 均勻；
成型采用壓制成型；
熱壓燒結(jié)把成型好的制品干燥后，放入石墨模具中，表面放少量石墨，防 止表層氧化，然后放進(jìn)熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至0.1Pa以下，再以3(TC/min的速 度升溫至205(TC，保溫90分鐘，緩慢加壓至30Mpa，繼續(xù)保溫90分鐘。經(jīng)檢 測(cè)，其密度比為2.64g/cm3，硬度(HV)為4L47Gpa，斷裂韌性4.64Mpa m1/2 ;抗 彎強(qiáng)度354.15Mpa。此結(jié)果比單一碳化硼材料的硬度提高了 38%，斷裂韌性提高 了26%，燒結(jié)溫度降低了 150°C。
例3:配料采用55%的碳纖維、43%的碳化硼以及2%的納米氧化鋁混合 均勻；
成型采用壓制成型；熱壓燒結(jié)把成型好的制品干燥后，放入石墨模具中，表面放少量石墨，防
止表層氧化，然后放進(jìn)熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至0.1Pa以下，再以20'C/min的速度升溫至200(TC，保溫60分鐘，緩慢加壓至20Mpa,繼續(xù)保溫60分鐘。經(jīng)檢測(cè)，其密度比為2.59g/cm3，硬度(HV)為35.40Gpa，斷裂韌性5.95Mpamm ;抗彎強(qiáng)度346.70Mpa。此結(jié)果比單一碳化硼材料的硬度提高了 18%，斷裂韌性提高了 62%。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維/碳化硼復(fù)合陶瓷材料，其特征在于，碳化硼的質(zhì)量占45％-60％，碳纖維占40％-55％，納米氧化鋁占0％-5％。
2. —種制備權(quán)利要求1所述復(fù)合陶瓷材料的方法，其特征在于，所述陶瓷材料的制備方 法包括配料、成型和熱壓燒結(jié)三個(gè)工藝步驟首先將碳化硼粉末、碳纖維、納米氧化鋁按一 定比例混勻，成型后裝入石墨模具中，表面覆蓋少量石墨粉，而后將石墨模具放進(jìn)熱壓燒結(jié) 爐內(nèi)，抽真空至0.1Pa以下，再以5-30。C/min的速度升溫至1800—2050。C，保溫10—90分 鐘，緩慢加壓至5—30Mpa，繼續(xù)保溫10—90分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維/碳化硼復(fù)合陶瓷及其制備方法，其中碳化硼的質(zhì)量占45％-60％，碳纖維占40％-55％。本發(fā)明利用碳纖維的增韌性能，在單一碳化硼材料的基礎(chǔ)上提高了硬度和斷裂韌性10％-50％，使碳化硼陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。
文檔編號(hào)C04B35/83GK101671193SQ20091018058
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者吳師崗, 張士超, 石汝軍, 趙德華, 娜 韓 申請(qǐng)人:淄博高新區(qū)聯(lián)創(chuàng)科技服務(wù)中心