CN101503301B - 一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂及制备方法 - Google Patents
一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的是一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂。由摩尔份数为8.1-8.2份的Al粉、5.8-6份的炭黑和1-1.2份的B4C制成的。首先，将碳化硼粉、炭黑、铝粉和无水乙醇混合，再球磨、烘干。接下来，将烘干的粉体在石墨模具中制成预制坯料，然后把预制坯料放入真空热压炉中进行多机制烧结反应，待烧结反应结束后试样随炉冷却到室温，这样便得到了多孔块体材料。然后，将此多孔材料研磨成粉末，即得到所需要的含有硼铝碳的烧结助剂。硼铝碳作为碳化硼的烧结助剂及增强相，解决了在制备碳化硼制品过程中烧结温度高、制品力学性能差的问题。
Description
一、技术领域
本发明涉及的是一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂。本发明还涉及该烧结助剂的制备方法。
二、背景技术
碳化硼材料具有优异的耐磨性、抗氧化性、化学稳定性以及中子吸收性能。它被广泛应用于机械、化工、航空航天以及核防护等领域。传统制备碳化硼的工艺需要较高的烧结温度(2200-2240℃)，但获得制品的密度低、强度低、断裂韧性低。因此影响了碳化硼材料的应用。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种可以降低碳化硼的烧结温度、增强碳化硼制品的韧性的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂。本发明目的还在于提供了一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂是由摩尔份数为8.1-8.2份的Al粉、5.8-6份的炭黑和1-1.2份的B4C制成的。
本发明的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法如下：
1)、将8.1-8.2摩尔份的Al粉、5.8-6摩尔份的炭黑和1-1.2摩尔份的B4C混合，然后浸没于无水乙醇中，无水乙醇液面高度为混合粉末高度的4/3～3/2倍，再球磨12-24小时后烘干粉末；
2)、将烘干后的粉末放入直径为10-55mm的石墨模具中，在室温、压力为4MPa-5MPa的条件下制成预制坯料；
3)、将预制坯料随同石墨模具放入真空热压炉中进行抽真空处理，随后升温烧结；
4)、烧结机制为：室温-100℃的升温速度为5℃/min，100-1500℃的升温速度为15℃/min，烧结时在550℃保温30分钟，再在1500℃保温60分钟后，随炉冷却到室温，即得烧结助剂材料。
本发明的烧结助剂材料以硼铝碳为主晶相，它具有高熔点、高强度、低密度、低热膨胀系数和优异的抗氧化性能。1800℃以上时硼铝碳是以液态形式存在的，正是由于液相的出现，降低了碳化硼的烧结温度，促进了碳化硼的致密化，而且弥散于基体中的硼铝碳还具有强韧化的作用。值得注意的是采用本发明专利制备的烧结助剂在增韧降温的同时不会在烧结碳化硼时引入任何杂质元素。
本发明采用了主晶相为硼铝碳的复合碳化物作为碳化硼的烧结助剂及增强相，解决了制备碳化硼制品烧结温度高、制品力学性能差的问题。
四、具体实施方式
下面举例对本发明作进一步描述，本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中烧结助剂材料按摩尔份数由8.1-8.2份的Al粉、5.8-6份的炭黑、1-1.2份的B4C制成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是烧结助剂材料按摩尔份数由8.1-8.2份的Al粉、5.9-6份的炭黑、1-1.1份的B4C制成。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是烧结助剂材料按摩尔份数由8.2份的Al粉、6份的炭黑、1份的B4C制成。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是烧结助剂材料按摩尔份数由8.1份的Al粉、5.9份的炭黑、1.1份的B4C制成。
具体实施方式五：本实施方式中烧结助剂材料的制备方法如下：一、将8.1-8.2摩尔份的Al粉、5.8-6摩尔份的炭黑、1-1.2摩尔份的B4C混合，然后浸没于无水乙醇中，无水乙醇液面高度为混合粉末高度的4/3～3/2倍，再球磨12-24小时后烘干粉末；二、将烘干后的粉末放入直径为10-55的石墨模具中，在室温压力为4MPa-5MPa的条件下制成预制坯料；三、将预制坯料随同石墨模具放入真空热压炉中进行抽真空处理，随后升温烧结；四、烧结机制为：室温-100℃的升温速度为5℃/min，100-1500℃的升温速度为15℃/min，烧结时在550℃保温30分钟，再在1500℃保温60分钟后，随炉冷却到室温，即得烧结助剂材料。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中将8.1-8.2摩尔份的Al粉、5.8-6摩尔份的炭黑、1-1.2摩尔份的B4C混合。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中将8.2摩尔份的Al粉、6摩尔份的炭黑、1摩尔份的B4C混合。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中将8.1摩尔份的Al粉、5.9摩尔份的炭黑、1.1摩尔份的B4C混合。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中制备预制坯压力为5MPa。其它与具体实施方式五相同。
Claims (5)
1.一种烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法，其特征在于：
1)、将8.1-8.2摩尔份的Al粉、5.8-6摩尔份的炭黑和1-1.2摩尔份的B4C混合，然后浸没于无水乙醇中，无水乙醇液面高度为混合粉末高度的4/3～3/2倍，再球磨12-24小时后烘干粉末；
2)、将烘干后的粉末放入直径为10-55mm的石墨模具中，在室温、压力为4MPa-5MPa的条件下制成预制坯料；
3)、将预制坯料随同石墨模具放入真空热压炉中进行抽真空处理，随后升温烧结；
4)、烧结机制为：室温-100℃的升温速度为5℃/min，100-1500℃的升温速度为15℃/min，烧结时在550℃保温30分钟，再在1500℃保温60分钟后，随炉冷却到室温，即得烧结助剂材料。
2.根据权利要求1所述的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法，其特征在于步骤1)中将8.1-8.2摩尔份的Al粉、5.9-6摩尔份的炭黑、1-1.1摩尔份的B4C混合。
3.根据权利要求1所述的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法，其特征在于步骤1)中将8.2摩尔份的Al粉、6摩尔份的炭黑、1摩尔份的B4C混合。
4.根据权利要求1所述的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法，其特征在于步骤1)中将8.1摩尔份的Al粉、5.9摩尔份的炭黑、1.1摩尔份的B4C混合。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的烧结碳化硼用的降温增韧烧结助剂的制备方法，其特征在于步骤2)中压力为5MPa。
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