一種h-BN/ZrB<sub>2</sub>可加工陶瓷的製備方法
2023-07-17 02:02:31
專利名稱：一種h-BN/ZrB2可加工陶瓷的製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種h_BN/ZrB2可加工陶瓷，屬於陶瓷製備技術領域。
背景技術：
陶瓷材料具有許多優良的性能，但是，由於陶瓷材料硬度大，製備精密尺寸陶瓷部件時，只有通過金剛石磨料砂輪磨削，製造成本非常高。所以，人們一直在尋找ー種方法，即既能滿足基本力學性能要求又能進行機械加工獲得精密尺寸陶瓷部件的方法。20世紀90年代，日本學者Niihara等人採用Si3N4顆粒包覆h_BN製備出強度高可加工陶瓷部件，為高性能可加工陶瓷部件的製備開闢了一條新途徑；2002年，李永利等在「納米BN包覆的Al2O3複合粉的製備及其燒結性能研究」中採用分析純試劑CO(N2) 2和H3BO3以摩爾比1:4混合，在研缽中充分研磨後，與高純Al2O3粉(平均粒徑03WH) —起放入塑料桶中以無水こ醇為介質，使用氧化鋁磨球，溼磨混料，然後烘乾(同時攪拌)，再球磨，在氫氣氣氛下製成 Al203-h-BN可加工陶瓷；2004年董豔玲等在「TiB2 — BN復相陶瓷的製備エ藝及性能研究」中將TiB2、BN和Ni粉按一定比例稱量，分別以不同混料方式混料，將混合漿料乾燥和過篩，並將均勻的混合料裝入塗有BN的石墨模具中，置於等離子放電熱壓爐中在Ar氣保護進行燒結製備出TiB2-h-BN可加工陶瓷部件；2009年，張巨先在「低介電損耗AIN陶瓷及BN-AIN基陶瓷材料研究」中採用硼酸和尿素與AlN粉體混合在氮氣氛下燒制製成AlN-h-BN可加エ陶瓷。在上述體系中除了 Si3N4-h-BN可加工陶瓷的抗彎強度可以達到950MPa.以外，如TiB2-h-BN，AlN-h-BN等可加工陶瓷的抗強度也只有154 MPa.左右。因此採用通常的混合、化學法h-BN包覆技術製備的可加工陶瓷材料的抗彎強度較低。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種能克服上述缺陷、實現製備更高強度h_BN/ZrB2可加エ陶瓷的製備方法。其技術方案為
ー種h-BN/ZrB2可加工陶瓷的製備方法，採用h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體經冷等靜壓成型後熱壓燒成h-BN/ZrB2可加工陶瓷，具體方法包括以下步驟
第一歩將硼酸尿素以重量比為2 1的比例均勻混合，外加3(T60%こ醇在密閉容器中5(T90°C加熱處理10 24小時後再攪拌10 30分鐘製成酯化溶液；
第二步將粒度為0. r2Mm的ZrB2陶瓷粉體40 70%加入到30 60%的上述酷化溶液中球磨製成陶瓷漿料，然後通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成直徑為0. oro. 5mm的包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體在溫度為60(Tl000°C X 30^60分鐘氮氣氣氛氮化獲得h_BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體在10(T200MPa.的壓カ下經冷等靜壓製成060父10 20臟片狀坯體，然後在1700 1850でX 30 180分鐘氮氣氣氛下熱壓5 IOOMPa.燒製成h-BN/ZrB2可加工陶瓷。本發明與現有技術相比，其優點為1、本發明生產h-BN/ZrB2可加工陶瓷顯微結構均勻，強度高，整體可靠性高；2、通過該包覆エ藝可在ZrB2晶粒表面形成厚度均勻的h-BN層，且h-BN層的厚度可控，所製備的h-BN/ZrB2可加工陶瓷的抗彎強度與混合、化學法相比提高I倍；
3、h-BN/ZrB2可加工陶瓷具有優良的抗氧化性能、力學性能及熱學性能。
具體實施例方式實施例1
第一歩將硼酸尿素以重量比為2 1的比例均勻混合，外加30%こ醇在密閉容器中50°C加熱處理24小時後再攪拌30分鐘製成酯化溶液；
第二步將粒度為0.1Mm的ZrB2陶瓷粉體70%加入到30%的酯化溶液中製成陶瓷漿料，
然後通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成直徑為0. 5mm的包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體在溫度為600°C X 30分鐘氮氣氣氛氮化獲得h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h_BN包覆ZrB2陶瓷粉體在IOOMPa.的壓カ下等靜壓壓製成060 X IOmm片狀坯體，然後在1700°C X 30分鐘氮氣氣氛下熱壓5MPa.燒製成h-BN/ZrB2可加工陶瓷。實驗所用的配料原料的純度均為エ業純，所獲得的h-BN/ ZrB2可加工陶瓷的抗彎強度為476MPa.。實施例2
第一歩將硼酸尿素以重量比為2 1的比例均勻混合，外加45%こ醇在密閉容器中70°C加熱處理16小時後再攪拌20分鐘製成酯化溶液；
第二步將粒度為IMm的ZrB2陶瓷粉體55%加入到45%的酯化溶液中製成陶瓷漿料，然後通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成直徑為0. 2mm的包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體在溫度為800°C X 45分鐘氮氣氣氛氮化獲得h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h_BN包覆ZrB2陶瓷粉體在150MPa.的壓カ下等靜壓壓製成060 X 15mm片狀坯體，然後在1800°C X 105分鐘氮氣氣氛下熱壓50MPa.燒製成h-BN/ZrB2可加工陶瓷。實驗所用的配料原料的純度均為エ業純，所獲得的h-BN/ ZrB2可加工陶瓷的抗彎強度為423MPa.。實施例3
第一歩將硼酸尿素以重量比為2 1的比例均勻混合，外加60%こ醇在密閉容器中90°C加熱處理10小時後再攪拌10分鐘製成酯化溶液；
第二步將粒度為2Mm的ZrB2陶瓷粉體40%加入到60%的酯化溶液中製成陶瓷漿料，然後通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成直徑為0. Olmm的包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體在溫度為1000°C X 60分鐘氮氣氣氛氮化獲得h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h_BN包覆ZrB2陶瓷粉體在200MPa.的壓カ下等靜壓壓製成060 X 20mm片狀坯體，然後在1850°C X 180分鐘氮氣氣氛下熱壓IOOMPa.燒製成h-BN/ZrB2可加工陶瓷。實驗所用的配料原料的純度均為エ業純，所獲得的h-BN/ ZrB2可加工陶瓷的抗彎強度為439MPa.。
權利要求
1. 一種h-BN/ZrB2可加工陶瓷的製備方法，其特徵在於採用h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體經冷等靜壓成型後熱壓燒成h-BN/ ZrB2可加工陶瓷，具體方法包括以下步驟 第一步將硼酸尿素以重量比為2 1的比例均勻混合，外加3(Γ60%乙醇在密閉容器中5(T90°C加熱處理10 24小時後再攪拌10 30分鐘製成酯化溶液； 第二步將粒度為O. Γ2ΜΠ1的ZrB2陶瓷粉體40 70%加入到30 60%的上述酯化溶液中球磨製成陶瓷漿料，然後通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成直徑為O. 0Γ0. 5mm的包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體在溫度為60(Tl000°C X 30^60分鐘氮氣氣氛氮化獲得h_BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體在10(T200MPa.的壓力下經冷等靜壓製成060父10 20臟片狀坯體，然後在1700 18501 X 30 180分鐘氮氣氣氛下熱壓5 IOOMPa.燒製成h-BN/ ZrB2可加工陶瓷。
全文摘要
一種h-BN/ZrB2可加工陶瓷的製備方法，其特徵在於，採用h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體經冷等靜壓成型後熱壓燒成h-BN/ZrB2可加工陶瓷，將硼酸尿素按比例與乙醇混合在密閉容器中製成酯化溶液，然後將ZrB2陶瓷粉體加入到酯化溶液中製成陶瓷漿料，通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料製成包覆ZrB2粉體，將上述包覆ZrB2粉體氮化獲得h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體，將h-BN包覆ZrB2陶瓷粉體經等靜壓壓製成片狀坯體，在氮氣氣氛下熱壓.燒製成h-BN/ZrB2可加工陶瓷。本發明製備的可加工陶瓷h-BN相分布均勻、含量可控，可加工性能、力學性能和熱學性能優良。
文檔編號C04B35/58GK103011826SQ201210535948
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者唐竹興 申請人:山東理工大學