[发明专利]一种金刚石碳化硼复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及一种金刚石碳化硼复合材料的制备方法，其所需材料为：金刚石、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，本发明的金刚石碳化硼复合材料的制备方法，其制作工艺简单，所制备的金刚石碳化硼复合材料具有强度极高、韧性好、密度低等优点，其中金刚石所占比例可控范围大从5%至70%均可实现成品的制作，由于金刚石所占比例的不同，其产品表现出各种不同的优异性能。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及一种金刚石碳化硼复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硼（boron carbide ），别名黑钻石，分子式为B4C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一（其他两种为金刚石、立方相氮化硼），用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。它的摩氏硬度为9.3。

它在19世纪作为金属硼化物研究的副产品被发现，直到1930年代才被科学地研究。碳化硼可由电炉中用碳还原三氧化二硼制得。碳化硼可以吸收大量的中子而不会形成任何放射性同位素，因此它在核能发电场里它是很理想的中子吸收剂，而中子吸收剂主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反应炉场里主要是做成可控制的棒状，但有的时候会因为要增加表面积而把它制成粉末状。因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。此外，和金刚石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加广泛，在某些地方可以取代价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。

由于碳化硼的优异性能，碳化硼的复合材料种类繁多，常见为碳化硼加金属的复合方式，碳化硼金刚石的复合材料上属于技术上的空白领域，金刚石碳化硼复合材料具有强度极高、任性好、密度等优点。

发明内容

本发明提供一种金刚石碳化硼复合材料的制备方法，其所需材料为：金刚石、碳化硼、金属硅、粘结剂、添加剂，

其制备方法为：

1）混合：将金刚石与碳化硼按照3：7的比例进行混合，然后加入占总重量6%至8%的粘结剂、占总重量1%的添加剂、占总重量50%的酒精进行二次混合；

2）造粒：将粉末状的混合物进行喷雾造粒；

3）压制：将细颗粒状的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的压强下压制成硼饼；

4）干燥：将压制成型的硼饼置入干燥室内，进行缓慢升温干燥，干燥温度从室温缓慢升至130摄氏度至200摄氏度，升温耗时为24H，升温速度为匀速升温；

5）配硅：取硅含量大于99%的金属硅粉40目至160目与占总重量3%的粘结剂进行混合，将混合均匀的硅粉压制成硅饼；

6）烧结：将硅饼重叠放置在硼饼上，并置入真空炉中进行烧结，烧结温度为1480摄氏度至1600摄氏度，真空度小于等于10pa；

7）冷却：将烧结成型的板材随炉冷却，冷却至常温取出。

8）除硅：将表面残余的硅渣进行喷砂处理。

优选的，所述硼饼的压制密度为1.8克每立方厘米至2.25克每立方厘米。

优选的，所述烧结过程中硅饼与硼饼的重量比0.8至1：1。

优选的，所述粘结剂为酚醛树脂，所述添加剂为表面活性剂，其主要成分为铝酸酯螯合物。

优选的，所述除硅过程中清除表面残渣的喷砂处理方式的可替换方式为打磨处理。