一种碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料及其制备方法.pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN103145422A

(43)申请公布日2013.06.12

(21)申请号CN201310070423.6

(22)申请日2013.03.06

(71)申请人武汉理工大学

地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号

(72)发明人王为民张志晓杜贤武傅正义

(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司

代理人唐万荣

(51)Int.CI

C04B35/563

C04B35/622

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶

瓷复合材料及其制备方法

(57)摘要

本发明涉及一种碳化硼-硼化钛-碳

化硅高硬陶瓷复合材料及其制备方法，属

于陶瓷材料技术领域。该复合陶瓷由碳化

硼、碳化钛和硅粉经反应热压烧结得到。

按重量百分比，该复合陶瓷中碳化硼的含

量为50%-90%，硼化钛的含量为27%-

5.4%，碳化硅的含量为23%-4.6%。本发明

解决了现有碳化硼基陶瓷烧结温度过高，

韧性和硬度难以同时提高的缺点。本发明

利用单质硅除去碳化硼与碳化钛反应生成

的碳，将降低基体材料硬度的碳转化为分

散均匀的硬质材料碳化硅，起到增强补

韧，提高材料硬度的作用。本发明可以在

不降低基体硬度的前提下，在较低的温度

制备出高韧性的碳化硼基复合陶瓷。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料，其特征在于按重量百分比计，它

由碳化硼50%-90%，硼化钛27%-5.4%，碳化硅23%-4.6%组成。

2.根据权利要求1所述的碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料，其特征在于它

由原料碳化硼、碳化钛和硅的三元混合粉体经过反应热压技术烧结而成；所述原料

混合粉体按重量百分比计，包括碳化硼粉体60.6%-92%，碳化钛4%-23.1%，硅粉

3%-16.3%。

3.根据权利要求2所述的碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料，其特征在于原

料混合粉体中碳化硼粉体粒度在0.5-5μm，纯度大于94%；碳化钛粒度在0.5-5μm，

纯度大于96%；硅粉粒度在0.3-100μm，纯度大于98%。

4.权利要求1所述的一种碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料的制备方法，其

特征在于它包括以下步骤：

（1）按重量百分比称量原料碳化硼粉体60.6%-92%，碳化钛4%-23.1%和硅粉3%-

16.3%，备用，其中原料的质量百分比遵循反应方程Bsub4/subC+2TiC+3Si—

Bsub4/subC+2TiBsub2/sub+3SiC，上下浮动范围为2%；

（2）将称量好的粉体放入行星球磨机的球磨罐中，加入乙醇溶液作为分散介质进

行混料，然后过筛除去磨球后得到混合粉体的乙醇溶液；

（3）除去乙醇溶剂，得到潮湿的混合粉体；

（4）将潮湿粉体置于60-100℃的真空干燥箱内干燥24-48h，研磨，过100-325目

筛造粒，得到混合粉体；

（5）将上一步得到的混合粉体放入石墨模具，粉体与模具、压头之间用石墨纸隔

开，置入热压烧结炉中真空或氩气气氛烧结，施加20-60MPa压力，烧结温度为

1800-2100℃，在烧结温度保温30-120min，自然冷却，即可得到碳化硼-硼化钛-碳

化硅高硬陶瓷复合材料。

5.根据权利要求4所述的碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料的制备方法，其

特征在于所述步骤（2）乙醇的体积小于球磨罐容积的三分之二，大于球磨罐容积

的三分之一。

6.根据权利要求4所述的碳化硼-硼化钛-碳化硅高硬陶瓷复合材料的制备方法，其

特征在于所述步骤（2）中行星球磨机的转速为50-200rpm，所采用球磨罐和磨球

的材料