CN104694809B - 一种复合陶瓷铝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属陶瓷材料领域，本发明公开了一种复合陶瓷铝材料及其制备方法，所述的陶瓷铝材料包括硼化钛为6‑15份、硼化钼为11‑17份、硅化钨为4‑12份、硅化铌为12‑19份、氮化钽为5‑11份、锗为6‑12份、镍为10‑14份、钛为4‑8份、铝为20‑26份；制备方法步骤如下：(1)通过高速混料机进行混合；(2)投入球磨机中球磨；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1030‑1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。

Description

一种复合陶瓷铝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料领域，涉及一种陶瓷合金材料及其制备方法，特别是涉及一种复合陶瓷铝材料及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。金属陶瓷是一类非常重要的工具材料和结构材料，其用途极其广泛，几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域，对工业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用。非氧化物陶瓷主要有碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等。它们的熔点高，硬度大，还有金属的特性，如金属光泽。有很高的高温机械强度、热震稳定性及化学稳定性。典型的非氧化物陶瓷有碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化硼、硼化锆和二硅化钼等。复合陶瓷铝材料的应用中，对其的机械强度和耐热强度要求较高，因此需要开发新的金属陶瓷铝材料。
发明内容
要解决的技术问题：陶瓷铝材料具有非常广的应用前景，常规的陶瓷铝材料的硬度、抗压强度、耐热温度较低，本发明的目的是提供一种高强度的耐热的复合陶瓷铝材料及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种复合陶瓷铝材料及其制备方法，所述的复合陶瓷铝材料包括下述重量份的材料：
其中，所述的一种复合陶瓷铝材料，包括下述重量份的材料：
一种复合陶瓷铝材料的制备方法，制备方法步骤如下：
(1)按重量分别取硼化钛为6-15份、硼化钼为11-17份、硅化钨为4-12份、硅化铌为12-19份、氮化钽为5-11份、锗为6-12份、镍为10-14份、钛为4-8份、铝为20-26份，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；
(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为30:1-50:1，球磨机转速为150-200rpm，球磨时间为3h；
(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1030-1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
所述的一种复合陶瓷铝材料的制备方法，所述的球料比为40:1。
所述的一种复合陶瓷铝材料的制备方法，制备方法中球磨机转速为180rpm。
所述的一种复合陶瓷铝材料的制备方法，制备方法中再按照20℃/min的升温速率升至温度为1090℃。
有益效果：本发明的复合陶瓷铝材料克服了常规的陶瓷铝材料强度较低、耐热温度较低的问题，较大的提高了陶瓷铝材料的机械强度和耐热强度，本发明的陶瓷铝材料包括硼化钛、硼化钼、硅化钨、硅化铌、氮化钽、锗、镍、钛和铝，对各个组成成分的比例进行了筛选，提高了制备的复合陶瓷铝材料的性能。
具体实施方式
实施例1
(1)按重量分别取硼化钛为15Kg、硼化钼为17Kg、硅化钨为4Kg、硅化铌为12Kg、氮化钽为5Kg、锗为12Kg、镍为14Kg、钛为8Kg、铝为26Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为50:1，球磨机转速为150rpm，球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
实施例2
(1)按重量分别取硼化钛为6Kg、硼化钼为11Kg、硅化钨为12Kg、硅化铌为19Kg、氮化钽为11Kg、锗为6Kg、镍为10Kg、钛为4Kg、铝为20Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为30:1，球磨机转速为200rpm，球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1030℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
实施例3
(1)按重量分别取硼化钛为13Kg、硼化钼为13Kg、硅化钨为6Kg、硅化铌为15Kg、氮化钽为9Kg、锗为8Kg、镍为13Kg、钛为5Kg、铝为25Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为50:1，球磨机转速为150rpm， 球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
实施例4
(1)按重量分别取硼化钛为9Kg、硼化钼为15Kg、硅化钨为10Kg、硅化铌为17Kg、氮化钽为6Kg、锗为10Kg、镍为11Kg、钛为7Kg、铝为22Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为50:1，球磨机转速为150rpm，球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
实施例5
(1)按重量分别取硼化钛为11Kg、硼化钼为14Kg、硅化钨为8Kg、硅化铌为16Kg、氮化钽为8Kg、锗为9Kg、镍为12Kg、钛为6Kg、铝为24Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为40:1，球磨机转速为180rpm，球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1090℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
对比例1
(1)按重量分别取硼化钛为15Kg、硼化钼为17Kg、硅化钨为4Kg、锗为12Kg、镍为14Kg、钛为8Kg、铝为26Kg，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为50:1，球磨机转速为150rpm，球磨时间为3h；(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
测定了实施例1至5和对比例的相关性能，实施例1至5和对比例的硬度、抗压强度、耐热强度的数值如下：
本发明的复合陶瓷铝材料中含有硅化铌和氮化钽，因此其机械强度和耐热强度均高于对比例的复合陶瓷铝材料。

Claims (5)

1.一种复合陶瓷铝材料，其特征在于，所述的复合陶瓷铝材料包括下述重量份的材料：
所述的一种复合陶瓷铝材料通过下述的制备方法制备得到：
(1)按重量分别取硼化钛为6-15份、硼化钼为11-17份、硅化钨为4-12份、硅化铌为12-19份、氮化钽为5-11份、锗为6-12份、镍为10-14份、钛为4-8份、铝为20-26份，把上述的各材料通过高速混料机进行混合；
(2)高速混匀后，投入球磨机中球磨，球料比为30:1-50:1，球磨机转速为150-200rpm，球磨时间为3h；
(3)将步骤(2)的材料再投入热压炉中，升温速率为30℃/min，升温至590℃时保温0.5h，再按照20℃/min的升温速率升至温度为1030-1150℃，烧结时间为3h，冷却至室温，为制备的复合陶瓷铝材料。
2.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷铝材料，其特征在于，所述的复合陶瓷铝材料包括下述重量份的材料：
3.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷铝材料，其特征在于，所述的复合陶瓷铝材料的制备方法中球料比为40:1。
4.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷铝材料，其特征在于，所述的复合陶瓷铝材料的制备方法中球磨机转速为180rpm。
5.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷铝材料，其特征在于，所述的复合陶瓷铝材料的制备方法中再按照20℃/min的升温速率升至温度为1090℃。
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