[发明专利]一种B4

说明书

本发明属于材料技术领域，提供一种B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料的制备方法，按以下步骤进行：(1)将B₄C粉体、TiB₂粉体或B₄C/TiB₂混合粉体按比例与碳源混合均匀，充分干燥后研磨造粒，再进行过筛，选取粒度在24～60目间的颗粒作为模压物料；(2)按目标层状结构逐层将模压物料填入模具进行模压成型，经碳化后获得B₄C/TiB₂/C层状素坯；(3)将B₄C/TiB₂/C层状素坯作为骨架，采用Si作为熔渗剂，进行真空熔渗，制得B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料。本发明的方法步骤简单、温度要求低，在较低制备成本的条件下能够获得致密度高、综合力学性能优良的B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料，在制备过程中样品尺寸变化0.1％，属净尺寸烧结；并且本发明的方法能够生产各种形状复杂的产品。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料的制备方法。

背景技术

碳化硼(B₄C)陶瓷具有低密度、超硬度、高熔点、耐化学腐蚀等优点，硼化钛(TiB₂)陶瓷具有高硬度、高弹性模量、高耐磨性、导热和导电性好、化学稳定性好等优点，由B₄C 和TiB₂结合制成的层状复合陶瓷材料通过模仿大自然中贝壳等生物的壳结构，利用能量耗散增韧机制，大大改善单层陶瓷材料的断裂韧性，同时保证了B₄C陶瓷和TiB₂陶瓷的高硬度和高强度，能较好地适用于军工、机械和航天航空等行业。

目前的层状复合陶瓷材料都是基于热压烧结方法制备的，比如原位反应热压烧结制备的 Ti₂AlC/Al₂O₃和Ti₃AlC₂/Al₂O₃层状复合陶瓷，金属粉末喷涂结合热压烧结法制备的SiC/W层状复合陶瓷，此外还有采用流延成型结合热压烧结法制备的B₄C/TiB₂、B₄C/BN层状复合陶瓷，以及热压烧结法结合后续渗铝制备的TiB₂/B₄C-A1/B₄C、B₄C-B₄C/Al双层复合陶瓷材料。目前，B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料采用流延成型结合热压烧结法制备，首先，对于基于热压烧结方法制造的B₄C/TiB₂层状陶瓷材料，虽然可以实现优良的综合力学性能和较高的致密度，但是其烧结温度一般在1800℃以上，而且热压烧结设备昂贵，生产工艺复杂，生产效率低，成本较高，很难生产大尺寸形状复杂的构件；其次，前人采用的流延成型方法，也进一步增加了材料制备成本和工艺的复杂性，以上问题使B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料的推广应用受到了很大的限制。因此，在保证B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料具有较高的致密度，并维持其高硬度和较好断裂韧性的同时，如何简化制备工艺并降低制备成本，成为B₄C/TiB₂层状复合陶瓷材料发展所需要解决的问题。

发明内容