專利名稱：一種硼化物-氮化物復相陶瓷及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硼化物-氮化物復相陶瓷及其制造方法，屬于無機非金屬材料科 學，髙溫工程陶瓷領域。
背景技術：
隨著高溫技術的發(fā)展，要求材料具備優(yōu)良的高溫綜合性能以適應苛刻的高溫環(huán)境， 如高的高溫強度、良好的抗熱震性及高溫抗燒蝕等性能。非氧化物-非氧化物復相陶 瓷材料就是一類很有發(fā)展前途的高溫工程材料，它利用材料性能的互補，使材料達到 綜合優(yōu)化，其中硼化物-氮化物復相陶瓷就是其中的一種。
硼化物陶瓷材料在高溫環(huán)境及反應氣氛中能夠保持良好的物理和化學穩(wěn)定性，其 熔點均超過3000'C。硼化物陶瓷材料憑借其優(yōu)異的物理性能(高的熔點、熱導率、彈 性模量以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性)，已成為現(xiàn)代飛行器關鍵部位最有前途的候選材料，在 航空航天領域有著廣泛的應用前景。
硼化物陶瓷材料雖然具有諸多優(yōu)點，但是其較低的強度和斷裂韌性一直沒有得到 很好的解決，是限制其優(yōu)異性能發(fā)揮的關鍵因素之一。常規(guī)方法是向硼化物基體中添 加第二相組元，以起到增韌補強的效果。
氮化物中氮化硅陶瓷是一種優(yōu)良的髙溫工程材料，它具有高硬度、高強度、化學 穩(wěn)定性好、耐高溫、抗氧化、抗熱震好、比重低等許多優(yōu)良性能，被廣泛應用于機械、 化工、海洋工程、裝甲防護以及航空航天等重要領域，被譽為陶瓷家族中的"佼佼者"。
材料的致密與否在很大程度上影響著材料的強度，所以提髙材料的致密度是制備 材料必須考慮的一個問題。在一種物質難以燒結成高致密陶瓷塊體的情況下，通常通 過添加一種或多種物質來降低其燒成溫度，并且要使加入的原料在燒成的陶瓷中能夠 起到性能增強效果，從而達到相對低的燒成溫度制備出高致密及高性能陶瓷塊體的目 的。
發(fā)明內容
本發(fā)明其目的就在于提供一種硼化物-氮化物復相陶瓷及其制備工藝,克服硼化物 陶瓷致密體的獲得比較困難，同時能夠改善硼化物陶瓷的髙溫性能，通過調整體系， 得出易燒結且高致密的硼化物-氮化物復相陶瓷材料。
實現(xiàn)上述目的而采取的技術方案包括，ZrB2粉體55 90wt9t， Si晶粉體5 30wt%, A1A粉體、103粉體、Y3Als0u粉體、MgO粉體、CaO粉體、Si02粉體、LuA粉體、Re203 粉體5 15wt%。
制備工藝包括，將ZrB2粉體、Si3N4粉體和AlA粉體、YA粉體、￥^15012粉體、MgO粉體、Ca0粉體、Si02粉體、LU203粉體、Re203粉體一種或一種以上粉體混合均勻，得 到一種復合的陶瓷原料，將得到的復合陶瓷原料裝入石墨模具中，在熱壓爐或放電等 離子燒結爐中進行燒結，取出燒成的復相陶瓷，再進行表面打磨處理，得到高致密的 硼化物-氮化物復相陶瓷。
與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
由于采用了將ZrB2粉體、Si3N4粉體和其它一種或兩種粉體混合均勻，在 1400-2000'C溫度范圍內，在惰性氣體或真空的環(huán)境中對其進行燒結，制備得到高致密 的硼化物-氮化物復相陶瓷的技術，因而解決了硼化物陶瓷致密體的獲得困難的問題。 具有操作簡單，流程少，高致密的硼化物-氮化物復相陶瓷容易獲得的特點，并且該種
復相陶瓷的髙溫性能優(yōu)異。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。 圖l是本發(fā)明的工藝流程圖；' 圖2是二硼化鋯-氮化硅復相陶瓷的顯微結構分析圖。
具體實施例方式
一種硼化物-氮化物復相陶瓷包括，ZrB2粉體55 90wtW，Si3N4粉體5 30wt%，Al203 粉體、YA粉體、Y3A1^2粉體、MgO粉體、CaO粉體、Si02粉體、1^1203粉體、ReA粉體 5 15wt%。
所述的ZrB2粉體粒徑小于20um。
制備工藝包括，如圖1所示，將ZrB2粉體、Si3N4粉體和AlA粉體、Y2()3粉體、Y3Al5(X2 粉體、MgO粉體、CaO粉體、Si02粉體、LuA粉體、1^203粉體一種或一種以上粉體混 合均勻，得到一種復合的陶瓷原料，將得到的復合陶瓷原料裝入石墨模具中，在熱壓 爐或放電等離子燒結爐中進行燒結，取出燒成的復相陶瓷，再進行表面打磨處理，得 到髙致密的硼化物-氮化物復相陶瓷。
所述的燒結溫度范圍在1400-2000"C之間，燒結環(huán)境是惰性氣體或真空。 實施例1:
將8克ZrB2粉體、1. 5克Si扎粉體和0. 5克YA粉體混合均勻，放入石墨模具中， 稍稍加壓使其成型，連同模具一起放入放電等離子燒結爐中，在真空環(huán)境中20MPa壓 力下，170(TC燒結10分鐘，隨爐冷卻至室溫，將陶瓷塊體從模具中取出，將其表面層 打磨去除，即可得到相對致密度為96%以上的二硼化鋯-氮化硅復相陶瓷，其顯微結構 如圖2所示。 實施例2:
將7克ZrB2粉體、2克Si3N4粉體和1克￥^15012粉體混合均勻，放入石墨模具中，稍稍加壓使其成型，連同模具一起放入放電等離子燒結爐中，在真空環(huán)境中20MPa壓 力下，170(TC燒結6分鐘，隨爐冷卻至室溫，將陶瓷塊體從模具中取出，將其表面層 打磨去除，即可得到相對致密度為98%以上的二硼化鋯-氮化硅復相陶瓷。 實施例3:
將7克ZrB2粉體、2克Si3N4粉體和l克Y3AlA2粉體混合均勻，放入石墨模具中， 連同模具一起放入熱壓燒結爐中，在真空環(huán)境中25MPa壓力下，1850'C燒結60分鐘, 隨爐冷卻至室溫，將陶瓷塊體從模具中取出，將其表面層打磨去除，即可得到相對致 密度為97%以上的二硼化鋯-氮化硅復相陶瓷。
還可選取其它的燒結溫度、壓力和時間以及各種粉體所占比例都能夠在熱壓或放 電等離子燒結爐中制備高致密硼化物-氮化物復相陶瓷。
權利要求
1、一種硼化物-氮化物復相陶瓷，其特征在于，ZrB2粉體55～90wt％，Si3N4粉體5～30wt％，Al2O3粉體、Y2O3粉體、Y3Al5O12粉體、MgO粉體、CaO粉體、SiO2粉體、Lu2O3粉體、Re2O3粉體5～15wt％。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種硼化物-氮化物復相陶瓷，其特征在于，所述的ZrB2 粉體粒徑小于20um。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種硼化物-氮化物復相陶瓷的制備工藝，其特征在于， 將ZrB2粉體、Si3N4粉體和AW)3粉體、103粉體、丫^15012粉體、MgO粉體、CaO粉體、 Si02粉體、LuA粉體、ReA粉體一種或一種以上粉體混合均勻，得到一種復合的陶瓷 原料，將得到的復合陶瓷原料裝入石墨模具中，在熱壓爐或放電等離子燒結爐中進行 燒結，取出燒成的復相陶瓷，再進行,面打磨處理，得到高致密的硼化物-氮化物復相 陶瓷。
4、 根據(jù)權利要求3所述的一種硼化物-氮化物復相陶瓷的制備工藝，其特征在于， 所述的燒結溫度范圍在1400-2000'C之間，燒結環(huán)境是惰性氣體或真空。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硼化物-氮化物復相陶瓷及其制備工藝，ZrB<sub>2</sub>粉體55～90wt％，Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>粉體5～30wt％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉體、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉體、Y<sub>3</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>粉體、MgO粉體、CaO粉體、SiO<sub>2</sub>粉體、Lu<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉體、Re<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉體5～15wt％。其制備工藝包括混合，將得到的復合陶瓷原料裝入石墨模具中，在熱壓爐或放電等離子燒結爐中進行燒結，取出燒成的復相陶瓷，再進行表面打磨處理，得到高致密的硼化物-氮化物復相陶瓷。從而解決了硼化物陶瓷致密體的獲得困難的問題。具有易燒結且高致密的特點。
文檔編號C04B35/66GK101544496SQ20091011525
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權日2009年4月28日
發(fā)明者宋杰光, 張聯(lián)盟, 李世斌, 紀崗昌 申請人:九江學院