本發(fā)明屬于新型復(fù)合陶瓷領(lǐng)域，尤其涉及一種新型碳化硅/碳化硼復(fù)合型陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)：

碳化硼陶瓷可用于耐磨部件和防彈裝甲，具有超高硬度、低密度等優(yōu)點但存在燒結(jié)難、成本高的問題；碳化硅陶瓷應(yīng)用廣泛，具有高溫強度大、抗氧化性強、耐磨損好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但硬度、強度沒有碳化硼高，密度比碳化硼高，在對強度、硬度、重量要求高的應(yīng)用場合，便難以滿足要求。

目前主要的碳化硅燒結(jié)方法為反應(yīng)燒結(jié)和無壓燒結(jié)。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷：處理溫度低、時間短、不需特殊及昂貴設(shè)備；反應(yīng)燒結(jié)坯件不收縮，尺寸不變；成型方法多，燒結(jié)過程無需加壓，可制備大尺寸、形狀復(fù)雜的制品。但碳化硅的密度高，制品較沉重，由于制品中較高的游離硅含量會增加制品的脆性，降低制品的強度，嚴重影響反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的力學(xué)性能。

碳化硼由于B與C原子半徑很相近，兩者電負性差值很小，形成很強的共價鍵，致密化燒結(jié)極其困難。目前碳化硼主要采用熱壓燒結(jié)的辦法，但成本高、產(chǎn)量低，對生產(chǎn)設(shè)備要求太高，因此難以推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述不足，提供了一種強度高、密度低、易燒結(jié)、致密度高的碳化硅/碳化硼復(fù)合陶瓷材料的制備方法。

本發(fā)明是以碳化硼作為增加相，與炭黑、碳化硅混合均勻后復(fù)合燒結(jié)，相互彌補兩種材料的不足，使兩種材料更易于應(yīng)用，以達到本發(fā)明目的。具體技術(shù)方案如下：一種碳化硅/碳化硼復(fù)合陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

（1）將三種粒徑不同的碳化硼按比例混合，行星球磨8～15h；

（2）將球磨后的碳化硼與炭黑、碳化硅按比例混合均勻，并壓制成型；

（3）將壓制的素坯進行燒結(jié)，坯表面均勻覆蓋硅粉；

（4）將燒結(jié)后材料在真空環(huán)境下，1500～1750℃保溫2～4小時后制得碳化硅/碳化硼復(fù)合陶瓷。

所述三種不同粒徑的碳化硼顆粒粒徑分別為D₅₀=300～450μm、D₅₀=100～250μm、D₅₀=30～80μm，純度在99.5%以上。

所述三種不同粒徑的碳化硼顆粒按照質(zhì)量比9:3:8～14:5:1比例混合。

所述行星球磨的轉(zhuǎn)速為80～120r/min。

所述炭黑粒徑D₅₀<800nm，所述碳化硅粉料粒徑D₅₀<1μm，兩者純度均在99.5%以上。

所述碳化硼與炭黑、碳化硅混合的質(zhì)量比為37.5:5:57.5～70:7.5:22.5，壓制成型的壓力為15～30Mpa。

所述硅粉為粒徑D₅₀<5μm，純度99.9%以上。

所述硅粉使用量為素坯所含碳化硅重量1.2~2倍。

所述步驟（4）中真空度為-0.09bar。

采用行星球磨自磨整形的特點在于：80~120r/min行星球磨8~15h，從而在不改變碳化硼顆粒明顯粒徑的情況下改善顆粒形貌。碳化硼、碳化硅相對均勻分布在材料中，使得材料皆有碳化硼硬度高、密度小及碳化硅易燒結(jié)的特點。本方法所制備的碳化硅/碳化硼復(fù)合陶瓷材料中碳化硼作為增強相，以其高硬度、低密度，增強碳化硅/碳化硼復(fù)合材料的強度等力學(xué)性能，故制得的碳化硅/碳化硼反應(yīng)燒結(jié)復(fù)合陶瓷材料，密度較低，燒結(jié)溫度低，制備成本低等優(yōu)點，彌補了碳化硅和碳化硼陶瓷各自在應(yīng)用中的不足，具有更好的應(yīng)用前景。

具體實施方式

為了對本發(fā)明進行更好的說明，結(jié)合實驗過程列舉具體實施例，實施例如下：

實施例一：

分別稱取碳化硼粉料384g（D₅₀= 400μm）、128g（D₅₀=250μm）、128g（D₅₀=35μm），以90r/min的轉(zhuǎn)速行星球磨12小時；再稱取炭黑96g（D₅₀=750nm）及碳化硅864g（D₅₀=0.8μm），各組分混合均勻后，20MPa干壓成型；在素坯上均勻撒上D₅₀=4μm的硅粉1300g，以1700℃燒結(jié)2h，燒結(jié)制品密度2.807g/cm³,為理論密度的98.28%，抗折強度300MPa。

實施例二：

分別稱取碳化硼粉料520g（D₅₀=350μm）、260g（D₅₀=150μm）、260g（D₅₀=50μm），以100r/min的轉(zhuǎn)速行星球磨10小時；再稱取炭黑80g（D₅₀=500nm）及碳化硅480g（D₅₀=0.3μm），各組分混合均勻后，30MPa干壓成型；在素坯上均勻撒上D₅₀=4μm的硅粉576g，以1590℃燒結(jié)4h，燒結(jié)制品密度2.67g/cm³,抗折強度317MPa。

實施例三：

分別稱取碳化硼粉料582.4g（D₅₀=450μm）、166.4g（D₅₀=200μm）、83.2g（D₅₀=65μm），以120r/min的轉(zhuǎn)速行星球磨8小時；再稱取炭黑112g（D₅₀=600nm）及碳化硅656g（D₅₀=0.5μm），各組分混合均勻后，25MPa干壓成型；在素坯上均勻撒上D₅₀=4μm的硅粉1050g，以1650℃燒結(jié)2.5h，燒結(jié)制品密度為2.72g/cm³,為理論密度的98.48%，抗折強度為292MPa。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當可作各種變化或潤飾，但同樣在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準。