本發(fā)明涉及一種制備復(fù)合陶瓷的方法。

背景技術(shù)：

目前熱壓燒結(jié)法制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法需要較長(zhǎng)的加熱及冷卻時(shí)間(一般為幾小時(shí)甚至幾十小時(shí))，而且需要后續(xù)加工，使得這種方法的生產(chǎn)效率較低，并且耗能。將硼酸、尿素和氮化鋁混合粉還原氮化后獲得BN包裹部分AlN的復(fù)合粉末，再將復(fù)合粉末經(jīng)燒結(jié)制得AlN-BN復(fù)合陶瓷材料的方法，由于在復(fù)合粉末的加工過(guò)程中引人了較多的氧雜質(zhì)，從而降低了AlN-BN復(fù)合陶瓷的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了解決現(xiàn)有制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法能耗高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，提供了一種燃燒合成法制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法。

本發(fā)明燃燒合成法制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法如下：一、將原料a及原料b分別在真空度小于10^-3atm、溫度為80℃～120℃條件下干燥10～20小時(shí)，然后將0～100重量份原料a和0～100重量份原料b放入混料罐中球磨20小時(shí)～25小時(shí)，得到粉末，其中原料a和原料b的重量份數(shù)均不為0份；二、將粉末壓制成孔隙率為35％～45％的毛坯；三、將步驟二所得的毛坯放入高壓反應(yīng)器中，充入氮?dú)庵粮邏悍磻?yīng)器中的壓力為30MPa～200MPa，然后在毛坯上表面中心點(diǎn)火，發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)，自蔓延燃燒反應(yīng)結(jié)束，即得氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷；步驟一中所述原料a由TiB₂、TiN、TiCN、TiC、ZrB₂、ZrC、NbC、NbN、TaN及TaC中的一種或幾種與鋁粉組成，原料a中鋁粉的重量百分比為20％～80％；步驟一中所述原料b由硅粉和鈦粉混合物、鈦粉及硅粉中的一種與碳化硼組成，原料b中碳化硼的摩爾百分比為50％。

本發(fā)明方法還可以在步驟一中將原料a、原料b及稀釋劑分別在真空度小于10^-3atm、溫度為80℃～120℃條件下干燥10小時(shí)～20小時(shí)，然后將經(jīng)過(guò)干燥的原料a、原料b和稀釋劑放入混料罐球磨20小時(shí)～25小時(shí)，得到混合粉末；步驟一中原料a的重量份數(shù)為0～100份，原料b重量份數(shù)為0～100份，稀釋劑重量份數(shù)為0～70份，原料a、原料b及稀釋劑重量份數(shù)均不為0份；步驟一中所述的稀釋劑為陶瓷類稀釋劑或金屬類稀釋劑；所述的金屬類稀釋劑是Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、Ir、Rh、Re、Os、Ru、Hf及Ta中的一種或幾種的組合；所述的陶瓷類稀釋劑為BN、AlN、SiC、HfC、C、ZrC、TiC、B₄C、Si₃N₄、MoSi₂、Al₂O₃、ZrO₂、CaO、MgO、SiO₂、Y₂O₃、鈦酸鋁、莫萊石及TiO₂中的一種或幾種的組合；所述的陶瓷類稀釋劑C為無(wú)定形碳、石墨、金剛石、碳纖維、碳納米管或巴基球。

本發(fā)明制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法所利用的化學(xué)反應(yīng)如下：

x(Al+yTiB₂)+B₄C+Si+(2+0.5x)N₂＝x(AlN+yTiB₂)+4BN+SiC

式中通過(guò)控制x，來(lái)控制氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷中氮化鋁相的含量。

本發(fā)明方法利用原料的化學(xué)能，只需很小的能量點(diǎn)火后即可完成反應(yīng)，從而節(jié)約大量的能源，并降低產(chǎn)品的成本，而且合成氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的反應(yīng)過(guò)程只需幾分鐘，提高了生產(chǎn)效率，燃燒合成氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷過(guò)程中的高溫(溫度可達(dá)2000℃～4000℃)有利于雜質(zhì)的揮發(fā)，因而采用本發(fā)明方法得到的氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的純度很高，性能優(yōu)良。燃燒合成氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷過(guò)程中所產(chǎn)生的高溫，使二硼化鈦與鋁液具有良好的潤(rùn)濕性，一方面可強(qiáng)化液相燒結(jié)作用，提高氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的致密度，另一方面可提高鋁的反應(yīng)速率，提高氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的轉(zhuǎn)化率。其他一些物質(zhì)也具有與二硼化鈦相似的特性，在高溫下與鋁液具有良好的潤(rùn)濕性，如TiN、TiCN、TiC、ZrB₂、ZrC、NbC、NbN、TaN及TaC。采用本發(fā)明方法所得氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度為60MPa～800MPa，斷裂韌性為2MPam^-1/2～9MPam^-1/2。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中燃燒合成法制備氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的方法如下：一、將原料a及原料b分別在真空度小于10^-3atm、溫度為80℃～120℃條件下干燥10～20小時(shí)，然后將0～100重量份原料a和0～100重量份原料b放入混料罐中球磨20小時(shí)～25小時(shí)，得到粉末，其中原料a和原料b的重量份數(shù)均不為0份；二、將粉末壓制成孔隙率為35％～45％的毛坯；三、將步驟二所得的毛坯放入高壓反應(yīng)器中，充入氮?dú)庵粮邏悍磻?yīng)器中的壓力為30MPa～200MPa，然后在毛坯上表面中心點(diǎn)火，發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)，自蔓延燃燒反應(yīng)結(jié)束，即得氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷；步驟一中所述原料a由TiB₂、TiN、TiCN、TiC、ZrB₂、ZrC、NbC、NbN、TaN及TaC中的一種或幾種與鋁粉組成，原料a中鋁粉的重量百分比為20％～80％；步驟一中所述原料b由鈦粉或硅粉與碳化硼組成，原料b中碳化硼的摩爾百分比為50％。

本實(shí)施方式所得氮化鋁/氮化硼復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度為60MPa～400MPa，斷裂韌性為2MPam^-1/2～5MPam^-1/2。