一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化硼基陶瓷?金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法，該碳化硼基陶瓷?金屬?gòu)?fù)合材料以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分：銅5～15份，鈷3～12份，鈦合金10～25份，碳化硼30～50份，陶瓷20～40份，硼纖維10～20份，二硅化鉬5～18份，碳化硅3～10份，氧化鎂5～15份，三氧化二鋁5～13份，硅橡膠5～12份，水玻璃10～20份。本發(fā)明的碳化硼基陶瓷?金屬?gòu)?fù)合材料具有良好的硬度、抗彎強(qiáng)度、熔點(diǎn)、耐磨、導(dǎo)熱、耐腐蝕性能。
【專利說(shuō)明】
一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳化硼因其具有密度低、強(qiáng)度大、高溫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，在耐磨材 料、陶瓷增強(qiáng)相，尤其在輕質(zhì)裝甲，反應(yīng)堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮 化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價(jià)格昂貴 的金剛石、常見(jiàn)在磨削、研磨、鉆孔等方面的應(yīng)用。
[0003] 陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料是由陶瓷和金屬原料制成的材料，兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，它 密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，不會(huì)因?yàn)轶E冷或驟熱而脆裂。另外，在金屬表面涂一層氣 密性好、熔點(diǎn)高、傳熱性能很差的陶瓷涂層，也能防止金屬或合金在高溫下氧化或腐蝕。陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料既具有金屬的韌性、高導(dǎo)熱性和良好的熱穩(wěn)定性，又具有陶瓷的耐高溫、 耐腐蝕和耐磨損等特性。金屬陶瓷廣泛地應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、超音速飛機(jī)的外殼、燃燒室的 火焰噴口等地方。
[0004] 將碳化硼與陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行結(jié)合，制備得到碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料 的技術(shù)現(xiàn)在還比較少見(jiàn)，并且用于研磨材料、航天航空科技以及高溫設(shè)備上的應(yīng)用性能還 未很好的體現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有的碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料使用較少、并且未能發(fā) 揮良好性能的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法。
[0006] 技術(shù)方案:一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅5~15 份，鈷3~12份，鈦合金10~25份，碳化硼30~50份，陶瓷20~40份，硼纖維10~20份，二硅化 鉬5~18份，碳化硅3~10份，氧化鎂5~15份，三氧化二鋁5~13份，硅橡膠5~12份，水玻璃 10~20份。
[0007] 上述所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅7~ 13份，鈷5~11份，鈦合金13~22份，碳化硼35~45份，陶瓷25~35份，硼纖維12~18份，二硅 化鉬8~15份，碳化硅4~9份，氧化鎂7~12份，三氧化二鋁8~12份，硅橡膠7~11份，水玻璃 12~17份。
[0008] 上述所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅9份， 鈷7份，鈦合金15份，碳化硼38份，陶瓷28份，硼纖維13份，二硅化鉬10份，碳化硅5份，氧化鎂 9份，三氧化二鋁9份，娃橡膠8份，水玻璃14份。
[0009] 上述所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分：銅10 份，鈷8份，鈦合金18份，碳化硼40份，陶瓷30份，硼纖維15份，二硅化鉬12份，碳化硅6.5份， 氧化鎂9.5份，三氧化二鋁10份，硅橡膠9份，水玻璃15份。
[0010] 上述所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如 下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1300~1500°C、真空或惰性氣體下 反應(yīng)生成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用40~60目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為100~120MPa、溫度為100~ 120°C下模壓成坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為10~20°C，壓力為5~lOMPa，冷固模壓時(shí)間為15 ~25min〇
[0011] 上述所述的第一步中反應(yīng)溫度為1400°C。
[0012] 上述所述的第二步中用50目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為llOMPa、溫度為110°C下模壓成 坯。
[0013] 上述所述的第三步中冷固模壓的溫度為15 °C，壓力為7.5MPa，冷固模壓時(shí)間為 20min〇
[0014] 有益效果:本發(fā)明提供的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法，該碳化 硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料具備了碳化硼、陶瓷、金屬這三個(gè)物質(zhì)的性能，因此同時(shí)具有良好 的硬度、抗彎強(qiáng)度、熔點(diǎn)、耐磨、導(dǎo)熱、耐腐蝕性能，可以作為隧道鉆孔材料、飛機(jī)火箭外殼以 及高溫設(shè)備外殼材料。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅5份，鈷3份，鈦合金10 份，碳化硼30份，陶瓷20份，硼纖維10份，二硅化鉬5份，碳化硅3份，氧化鎂5份，三氧化二鋁5 份，硅橡膠5份，水玻璃10份。
[0016] -種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1300 °C、真空或惰性氣體下反應(yīng)生 成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用40目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為lOOMPa、溫度為100°C下模壓成 坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為I〇 °C，壓力為5MPa，冷固模壓時(shí)間為15min。
[0017] 實(shí)施例2 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅15份，鈷12份，鈦合金 25份，碳化硼50份，陶瓷40份，硼纖維20份，二硅化鉬18份，碳化硅10份，氧化鎂15份，三氧化 二鋁13份，硅橡膠12份，水玻璃20份。
[0018] -種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1500 °C、真空或惰性氣體下反應(yīng)生 成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用60目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為120MPa、溫度為120°C下模壓成 坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為20 °C，壓力為IOMPa，冷固模壓時(shí)間為25min。
[0019] 實(shí)施例3 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅13份，鈷11份，鈦合金 22份，碳化硼45份，陶瓷35份，硼纖維18份，二硅化鉬15份，碳化硅9份，氧化鎂12份，三氧化 二鋁12份，硅橡膠11份，水玻璃17份。
[0020] -種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1400 °C、真空或惰性氣體下反應(yīng)生 成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用50目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為llOMPa、溫度為IHTC下模壓成 坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為15°C，壓力為7.5MPa，冷固模壓時(shí)間為20min。
[0021] 實(shí)施例4 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅9份，鈷7份，鈦合金15 份，碳化硼38份，陶瓷28份，硼纖維13份，二硅化鉬10份，碳化硅5份，氧化鎂9份，三氧化二鋁 9份，硅橡膠8份，水玻璃14份。
[0022] -種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1400 °C、真空或惰性氣體下反應(yīng)生 成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用50目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為llOMPa、溫度為IHTC下模壓成 坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為15°C，壓力為7.5MPa，冷固模壓時(shí)間為20min。
[0023] 實(shí)施例5 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅10份，鈷8份，鈦合金 18份，碳化硼40份，陶瓷30份，硼纖維15份，二硅化鉬12份，碳化硅6.5份，氧化鎂9.5份，三氧 化二鋁10份，硅橡膠9份，水玻璃15份。
[0024] -種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，該制備方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1400 °C、真空或惰性氣體下反應(yīng)生 成硼化物； 第二步:將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用50目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為llOMPa、溫度為IHTC下模壓成 坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為15°C，壓力為7.5MPa，冷固模壓時(shí)間為20min。
[0025]上述述實(shí)施例1~實(shí)施例5的碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的技術(shù)性能指標(biāo)，其檢 測(cè)結(jié)果如下：
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施 例的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理 解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于以質(zhì)量份計(jì)含有以下成分:銅5~15 份，鈷3~12份，鈦合金10~25份，碳化硼30~50份，陶瓷20~40份，硼纖維10~20份，二硅化 鉬5~18份，碳化硅3~10份，氧化鎂5~15份，三氧化二鋁5~13份，硅橡膠5~12份，水玻璃 10~20份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于以質(zhì)量份計(jì)含 有以下成分:銅7~13份，鈷5~11份，鈦合金13~22份，碳化硼35~45份，陶瓷25~35份，硼 纖維12~18份，二硅化鉬8~15份，碳化硅4~9份，氧化鎂7~12份，三氧化二鋁8~12份，硅 橡膠7~11份，水玻璃12~17份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于以質(zhì)量份計(jì)含 有以下成分：銅9份，鈷7份，鈦合金15份，碳化硼38份，陶瓷28份，硼纖維13份，二硅化鉬10 份，碳化硅5份，氧化鎂9份，三氧化二鋁9份，硅橡膠8份，水玻璃14份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于以質(zhì)量份計(jì)含 有以下成分:銅10份，鈷8份，鈦合金18份，碳化硼40份，陶瓷30份，硼纖維15份，二硅化鉬12 份，碳化硅6.5份，氧化鎂9.5份，三氧化二鋁10份，硅橡膠9份，水玻璃15份。5. 權(quán)利要求1所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征在于該制備 方法的步驟如下： 第一步:將銅、鈷、鈦合金熔化后混合，再與碳化硼在1300~1500°C、真空或惰性氣體下 反應(yīng)生成硼化物； 第二步：將第一步得到的硼化物、陶瓷、硼纖維、二硅化鉬、碳化硅、氧化鎂、三氧化二 鋁、硅橡膠、水玻璃混合均勻，用40~60目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為100~120MPa、溫度為100~ 120°C下模壓成坯件； 第三步:將第二步得到的坯件放入冷壓預(yù)成型磨具中，進(jìn)行冷固模壓，即得碳化硼基陶 瓷-金屬?gòu)?fù)合材料，其中冷固模壓的溫度為10~20°C，壓力為5~lOMPa，冷固模壓時(shí)間為15 ~25min〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述第一步中反應(yīng)溫度為1400 °C。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述第二步中用50目篩造粒，然后在壓強(qiáng)為llOMPa、溫度為110°C下模壓成坯。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳化硼基陶瓷-金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述第三步中冷固模壓的溫度為15 °C，壓力為7.5MPa，冷固模壓時(shí)間為20min。
【文檔編號(hào)】C22C49/00GK105859295SQ201610174920
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】劉莉, 王爽, 邱晶
【申請(qǐng)人】蘇州萊特復(fù)合材料有限公司