一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，在微米級(jí)SiC基體中加入納米級(jí)的TiC、TiB2顆粒，混合均勻后與有機(jī)粘結(jié)劑一起混煉，經(jīng)注射機(jī)注射成型，脫除有機(jī)粘結(jié)劑后進(jìn)入真空爐燒結(jié)得到復(fù)合材料。納米TiC、TiB2顆粒起到了較好的顆粒增韌效果，制備的納米復(fù)合材料獲得了較高的強(qiáng)度、韌性、抗熱震性及抗氧化性能。
【專利說明】
一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)材料領(lǐng)域，特別涉及一種碳化娃-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002] 碳化硅陶瓷具有較低的膨脹系數(shù)、較高的熱導(dǎo)率、較高的強(qiáng)度以及較高的抗熱震性使其成為最重要的結(jié)構(gòu)陶瓷之一。碳化硅陶瓷廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械航空航天及汽車工業(yè)中的耐高溫、抗氧化及耐磨損場(chǎng)合，如渦輪葉片，渦輪增壓器及金屬切削刀具等。碳化硅本身的脆性限制了其應(yīng)用范圍。
[0003] 通過向碳化硅基體中加入第二相顆?；蚓ы毷翘岣咛蓟杼沾蓴嗔秧g性的有效手段。碳化鈦、硼化鈦本身都有較好的物理化學(xué)性能，經(jīng)常作為增強(qiáng)相加入到金屬陶瓷基體中。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，通過加入納米碳化鈦、硼化鈦顆粒細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界強(qiáng)度。
[0005] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟:1)混合:將碳化硅粉末和碳化鈦、硼化鈦顆粒在球磨機(jī)上混磨5-8小時(shí)；2)混煉:將上述混合粉末和有機(jī)粘結(jié)劑在捏合機(jī)一起混煉1-5小時(shí)，成為流動(dòng)性均勻性良好的喂料；3)注射:將上述喂料經(jīng)注射機(jī)注入設(shè)計(jì)好的模具中得到產(chǎn)品毛坯；4)脫脂:注射后坯體在有機(jī)溶劑中脫脂；5)燒結(jié): 將脫脂后的坯體在真空爐進(jìn)行燒結(jié)。
[0006] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0007]前述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其中所述的碳化硅粉末粒度為〇.5-2微米，加入量為粉末總重的的70-95% ;碳化鈦和硼化鈦納米顆粒平均粒徑 100納米，占粉末總重的5-30%。
[0008]前述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其中所述有機(jī)粘結(jié)劑由增塑劑、潤(rùn)滑劑和表面活性劑組成，其重量比為3-8:1_5:0.5-1 ;且有機(jī)粘結(jié)劑占總體積的30-50 %，粉末占總體積的50-70 %。
[0009]前述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其中所述的有機(jī)溶劑為三氯乙烯、氯仿中的一種或兩種混合。
[0010] 本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單易行，制備的復(fù)合材料獲得了較高的強(qiáng)度、韌性、抗熱震性及抗氧化性能。硬度2700HV，抗壓強(qiáng)度4.3GPa，抗彎強(qiáng)度500MPa，斷裂韌性4.8MPa.ml/2。【具體實(shí)施方式】
[0011]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法其具體方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0012]實(shí)施例1
[0013]—種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其包含以下步驟:
[0014]1.混合:將微米級(jí)的碳化硅粉末和納米碳化鈦、硼化鈦顆粒在行星式球磨機(jī)上混磨5小時(shí)。
[0015]2.混煉:將上述混合粉末和有機(jī)粘結(jié)劑在捏合機(jī)一起混煉1小時(shí)，成為流動(dòng)性均勾性良好的喂料。
[0016]3.注射:喂料經(jīng)注射機(jī)注入設(shè)計(jì)好的模具中得到產(chǎn)品毛坯。
[0017]3.脫脂:注射后坯體在有機(jī)溶劑中脫脂，有機(jī)溶劑為三氯乙烯、氯仿中的一種或兩種混合；溶劑脫脂后在400°C的溫度條件下除去殘余有機(jī)物，脫脂時(shí)間2-10小時(shí)具體視產(chǎn)品大小、厚度而定。
[0018]4.燒結(jié):脫脂后的坯體在真空爐進(jìn)行燒結(jié)，分段升溫，燒結(jié)溫度200(TC，真空或者通Ar氣保護(hù)，保溫時(shí)間1小時(shí)。
[0019]實(shí)施例2[〇〇2〇] 一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其包含以下步驟:
[0021]1.混合:微米級(jí)的碳化硅粉末和納米碳化鈦、硼化鈦顆粒在行星式球磨機(jī)上混合 6小時(shí)。
[0022]2.混煉:將上述混合粉末和有機(jī)粘結(jié)劑在捏合機(jī)一起混煉3小時(shí)，成為流動(dòng)性均勾性良好的喂料。
[0023]3.注射:喂料經(jīng)注射機(jī)注入設(shè)計(jì)好的模具中得到產(chǎn)品毛坯。
[0024]3.脫脂:注射后坯體在有機(jī)溶劑中脫脂，有機(jī)溶劑為三氯乙稀、氯仿中的一種或兩種混合；溶劑脫脂后在500°C的溫度條件下除去殘余有機(jī)物，脫脂時(shí)間2-10小時(shí)具體視產(chǎn)品大小、厚度而定。
[0025]4.燒結(jié):脫脂后的坯體在真空爐進(jìn)行燒結(jié)，分段升溫，燒結(jié)溫度2150°C，真空或者通Ar氣保護(hù)，保溫時(shí)間2小時(shí)。
[0026]實(shí)施例3
[0027]—種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其包含以下步驟:
[0028]1.混合:微米級(jí)的碳化硅粉末和納米碳化鈦、硼化鈦顆粒在行星式球磨機(jī)上混合 8小時(shí)。
[0029]2.混煉:將上述混合粉末和有機(jī)粘結(jié)劑在捏合機(jī)一起混煉5小時(shí)，成為流動(dòng)性均勾性良好的喂料。
[0030]3.注射:喂料經(jīng)注射機(jī)注入設(shè)計(jì)好的模具中得到產(chǎn)品毛坯。[〇〇31]3.脫脂:注射后坯體在有機(jī)溶劑中脫脂，有機(jī)溶劑為三氯乙烯、氯仿中的一種或兩種混合；溶劑脫脂后在600°C的溫度條件下除去殘余有機(jī)物，脫脂時(shí)間2-10小時(shí)具體視產(chǎn)品大小、厚度而定。
[0032]4.燒結(jié):脫脂后的坯體在真空爐進(jìn)行燒結(jié)，分段升溫，燒結(jié)溫度2KKTC，真空或者通Ar氣保護(hù)，保溫時(shí)間3小時(shí)。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化硅-碳化鈦-硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟:1)混合:將碳化硅粉末和碳化鈦、硼化鈦顆粒在球磨機(jī)上混磨5-8小時(shí)；2)混煉:將上述混合粉末和有機(jī)粘結(jié)劑在捏合機(jī)一起混煉1-5小時(shí)，成為流動(dòng)性均勻 性良好的喂料；3)注射:將上述喂料經(jīng)注射機(jī)注入設(shè)計(jì)好的模具中得到產(chǎn)品毛坯；4)脫脂:注射后坯體在有機(jī)溶劑中脫脂；5)燒結(jié):將脫脂后的坯體在真空爐進(jìn)行燒結(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于，其中所述的碳化硅粉末粒度為〇.5-2微米，加入量為粉末總重的的70-95% ;碳化鈦 和硼化鈦納米顆粒平均粒徑100納米，占粉末總重的5-30%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于，其中所述有機(jī)粘結(jié)劑由增塑劑、潤(rùn)滑劑和表面活性劑組成，其重量比為3-8:1-5: 0.5-1 ;且有機(jī)粘結(jié)劑占總體積的30-50%，粉末占總體積的50-70%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅-碳化鈦_硼化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于，其中所述的有機(jī)溶劑為三氯乙烯、氯仿中的一種或兩種混合。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK106032322SQ201510456379
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日
【發(fā)明人】丁超, 高學(xué)坤, 郭帥
【申請(qǐng)人】洛陽新巨能高熱技術(shù)有限公司