[发明专利]一种以单质粉体为起始原料的碳化硼-碳化硅复合陶瓷及其制备方法

摘要

本发明涉及一种以单质粉体为起始原料的具有晶间‑晶内复合增韧结构的碳化硼‑碳化硅复合陶瓷及其低温快速制备方法，属于陶瓷材料技术领域。其制备方法由硼粉、碳粉和硅粉三元单质粉体经过机械化学过程后，再由放电等离子烧结技术低温快速烧结而得到，所获取复合陶瓷中碳化硼与碳化硅质量比为9:1‑1:9。本发明制备出的碳化硼‑碳化硅复合陶瓷不仅具有高致密度，还具有晶间‑晶内复合增韧结构，这种特殊的结构可大幅度提高陶瓷基体断裂韧性。因此，本发明可以在较低温度下快速制备出具兼具高硬度和高韧性的碳化硼‑碳化硅复合陶瓷，克服碳化硼‑碳化硅复合陶瓷烧结温度过高，硬度和韧性难以同时提高的缺点。

主权项

1.一种以单质粉体为起始原料的碳化硼‑碳化硅复合陶瓷，其特征在于它具有晶间‑晶内复合增韧结构，由硼粉、硅粉和碳粉三元单质粉体为原料，经过机械化学结合放电等离子烧结技术制备而成；所述碳化硼‑碳化硅复合陶瓷按重量百分比计包括：碳化硼10％‑90％，碳化硅90％‑10％；其制备方法包括以下步骤：①按重量百分比计，称取7.9％‑70.7％的硼粉、7％‑63％的硅粉和22.3％‑29.1％的碳粉为原料，进行机械化学处理后，获得具有畸变B‑Si‑C混合键的中间相复合粉体；而且，三种原料的配比还满足如下关系：设定硼粉的物质的量为n1，硅粉的物质的量为n2，碳粉的物质的量为n3，则n1/4+n2＝n3；所述硼粉体粒度为1‑40μ m，纯度大于98％；②将具有畸变B‑Si‑C混合键的中间相复合粉体进行放电等离子烧结，烧结温度为1700‑1800℃，烧结压力为30‑60MPa，保温时间为5‑10min，即可得到碳化硼‑碳化硅复合陶瓷；所述机械化学处理步骤采用球磨工艺，具体为：球料质量比为10:1‑20:1，球磨转速为200‑300rpm，球磨时间12‑24h，整个球磨过程在氩气气氛中进行。