[发明专利]一种AlMgB14

说明书

本发明涉及一种AlMgB₁₄陶瓷材料粉体的制备方法，包括：采用无水乙醇为溶剂，将原料粉体进行球磨混合，得到混合浆料，所述原料粉体包括质量比为1:（1.2~1.4）:（3.6~4.2）的Al粉、MgB₂粉和硼粉；以及将所述混合浆料进行干燥，预压成型得到块体后在保护气氛下进行烧结。

技术领域

本发明涉及一种AlMgB₁₄陶瓷材料粉体的制备方法。属于陶瓷的制备工艺和应用领域。

背景技术

自2000年以来，Ames实验室对AlMgB₁₄的制备及应用进行了广泛的研究。AlMgB₁₄具有超高的硬度，并且其造价仅仅是金刚石和立方氮化硼的1/10。其优良的耐磨性、高温稳定性及耐热性、低密度等优点在切削刀具、装甲及耐热涂层等领域被广泛的研究。但如何实现批量化的制备高纯度AlMgB₁₄粉体依然是限制其应用的难题之一。

Ahmed等(Tribology International 39(2006)129–137、TribologyInternational 42 (2006)706-713)以Mg、Al、B(1:1:14)三种纯粉为原料在氩气保护气氛下进行长时间的高能球磨(原料3-5g，球磨时间为12h)制备高纯的AlMgB₁₄。该方法球磨时间长，工艺繁杂，难以实现批量化生产。

中国专利CN 105755304A公开了一种采用Mg粉、Al粉、B粉以一定质量比混合，机械球磨后烧结制备AlMgB₁₄粉体的方法。但是Mg在高温烧结过程易挥发，大批量生产时大大降低烧结炉的使用寿命。Mg、Al、B粉在暴露在空气中球磨极易氧化，不易于制备高纯度AlMgB₁₄粉体。

Xie等人(Advances in Applied Ceramics 116(2017)341-347)采用MgB₂、及AlB₂等硼化物为原料，在保护气氛(高纯氩)下机械球磨后烧结制备AlMgB₁₄粉体。但是该方法的工艺繁杂，不适于批量生产，且得到的AlMgB₁₄粉体具有较多烧结杂质相，纯度较低。

研究表明，杂质含量是影响AlMgB₁₄陶瓷性能的关键。T.L.Lewis等(MaterialsScience and Engineering A351(2003)117-122)分析论述MgAl₂O₄等杂质产生的原因及对力学性能造成的不利影响。如何降低MgAl₂O₄杂质的含量已经成为制约其应用的关键因素之一。

Richard Bodkin在A Synthesis and Study of AlMgB₁₄(2005)中提到采用Mg粉、Al 粉、B粉为原料，采用甲醇为研磨介质制备AlMgB₁₄的一种方法。Mg在球磨过程中与H₂O 发生反应极易爆炸，因此对甲醇纯度要求更高。且市场上Mg粒度较高，在球磨过程中不加入分散剂极易导致Mg在浆料中沉降，从而降低产量。

AlMgB₁₄在各领域的应用已经被广泛的研究，并取得了一定的成果。因杂质含量，特别是氧对后续的烧结和材料性能影响很大。因此，原料的纯度非常关键。现阶段，制备高纯度的AlMgB₁₄往往要求在手套箱中混合、在保护气氛下进行高能球磨。其制备工艺繁杂，生产条件较高，设备要求较高，大大提高其制备成本。

发明内容

为了解决以上问题，本发明旨在提供一种工艺简单、可操作性强，成本低、可批量化生产、高纯度的AlMgB₁₄粉体的制备方法。

在此，本发明提供一种AlMgB₁₄陶瓷粉体的制备方法，包括：