[发明专利]一种铝镁硼增韧增强陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种铝镁硼增韧增强陶瓷及其制备方法。

背景技术

铝镁硼(AlMgB₁₄)陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性好等特点，常在军事装备及高力学性能的机械设备上使用，但由于AlMgB₁₄陶瓷材料的韧性较低，限制了其应用范围。因此，需要改善AlMgB₁₄陶瓷材料的断裂韧性与强度。许多学者在AlMgB₁₄材料用于刀具等制造方面进行了较多的探索，但受制于AlMgB₁₄低的断裂韧性及低的高温强度，无法在刀具材料上得到较好的应用。因此需要对AlMgB₁₄材料进行增韧增强，以满足在刀具制备方面的性能要求。

发明内容

本发明针对现有的铝镁硼陶瓷材料的断裂韧性、硬度和强度较低，限制了其应用的问题，采用添加SiC晶须或复合添加Ni₃Al相和SiC晶须的方法，使AlMgB₁₄的断裂韧性大幅增加，明显改善其硬度、强度和高温性能，最终得以改善应用该陶瓷材料制备的刀具的高温性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种铝镁硼增韧增强陶瓷，由复合原料制成，所述复合原料包括以下质量百分比的各组分：2-25％的SiC晶须，余量为AlMgB₁₄预反应粉。

优选的，所述复合原料还包括Ni₃Al混合粉体，复合原料中Ni₃Al混合粉体的质量百分比为8-16％。更优选的，复合原料中各组分的质量百分比为：6％的SiC晶须，12％的Ni₃Al混合粉体，余量为AlMgB₁₄预反应粉。

上述AlMgB₁₄预反应粉由铝粉、镁粉和硼粉按摩尔比Al：Mg：B＝1:1:14混合均匀后在20MPa下加热至1350-1450℃并保温90min，冷却并研磨后制得。

上述Ni₃Al混合粉体中含有以下质量百分比的各组分：19-20％的Al，9.0-9.5％的Cr，0.6-0.65％的Zr，0.6-0.65％的Y，0.6-0.65％的V，0.95-1％的B，余量为Ni。

优选的，用于制备AlMgB₁₄预反应粉的硼粉经真空加热至1500℃并保温2h处理。

优选的，所述铝粉的粒径为1-2μm，镁粉的粒径为60-80μm，硼粉的粒径为2-5μm。

以上所述铝镁硼增韧增强陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1混料：将铝粉、镁粉和硼粉按摩尔比Al：Mg：B＝1:1:14混合均匀得混合物，然后将混合物置于20MPa下加热至1350-1450℃并保温90min，冷却后制得AlMgB₁₄，将AlMgB₁₄研磨后得到AlMgB₁₄预反应粉。

接着，按比例将AlMgB₁₄预反应粉和SiC晶须混合均匀，得复合原料。优选的，按比例将AlMgB₁₄预反应粉、SiC晶须和Ni₃Al混合粉体混合均匀，得复合原料。优选的，所得复合原料过80-200目筛。

上述的Ni₃Al混合粉体由以下步骤制得：将19-20％的Al，9.0-9.5％的Cr，0.6-0.65％的Zr，0.6-0.65％的Y，0.6-0.65％的V，0.95-1％的B和余量的Ni混合在一起，得混合粉体；在惰性气氛下球磨混合粉体50h，得Ni₃Al混合粉体。

优选的，先将用于制备AlMgB₁₄预反应粉的硼粉置于1×10^-3Pa的真空炉中，由室温加热至1500℃并保温2h，然后随炉降温至室温；接着再将硼粉、镁粉和铝粉按比例混合。

优选的，先将混合物置于球磨机中球磨10h，然后将混合物装入模具中并冷压成生坯，所述生坯的密度为理论密度的60％；接着将生坯置于20MPa下加热至1350-1450℃并保温90min，冷却后制得AlMgB₁₄，将AlMgB₁₄粉碎后得到AlMgB₁₄预反应粉。