[发明专利]一种多晶B4

说明书

本发明涉及一种多晶B₄C—SiC双层复合材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域，该方法以B₄C多晶块体或粉末、SiC多晶块体或粉末为原料，通过对原料进行净化处理，预压成型，预压成型的原料用金属包裹体包裹，装配高压组装单元，放置于超高压设备中，在600‑2300℃，1‑25 GPa高温高压条件下烧结，制得多晶B₄C—SiC双层复合材料；利用本发明制备的多晶B₄C—SiC双层复合材料具有多晶SiC与多晶B₄C双层结构，SiC层与B₄C层经高温高压烧结在一起，两层多晶体结合紧密，晶粒大小分布均匀，致密度高；该多晶B₄C—SiC双层复合材料既具备B₄C较高硬度、较高断裂韧性、密度小的特点，又结合了SiC成本低、易烧结的优点。

技术领域

本发明涉及一种多晶B₄C—SiC双层复合材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域。

技术背景

碳化硼分子式为B₄C，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），B₄C因具有高硬度、高断裂韧性、密度低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、立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本相对低廉，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在磨削、研磨、钻孔等方面的应用；但是，B₄C块材作为结构材料高温稳定性较差（在空气环境下、800℃以下基本稳定，在更高的温度会氧化形成氧化硼呈气相流失，导致其不稳定），在一定程度上限制了B₄C的大规模应用。

碳化硅（α-SiC）陶瓷的耐化学腐蚀性好、耐磨性能好、摩擦系数小且耐高温，是一类重要的陶瓷材料；碳化硅主要有四大应用领域：1.磨料和切割工具：由于碳化硅的耐用性和低成本，在现代工业加工中作为常用磨料使用；2.结构材料：碳化硅有潜力作为结构材料代替镍高温合金制造涡轮机叶片或喷嘴叶片；3.天文学:碳化硅可作为天文望远镜的镜面材料使用；4.催化剂载体:碳化硅本身的抗氧化性质使其可作为非均相催化剂的载体；碳化硅产量大、易烧结，生产成本低，但多晶碳化硅块材作为结构材料使用时的断裂韧度低，一定程度上限制了碳化硅作为结构材料的应用。

复合材料是运用先进的材料制备技术，将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，复合材料具有两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，各组分之间存在明显的界面；复合材料具有结构可设计性，可进行复合结构设计；复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能；若将多晶B₄C与多晶SiC复合在一起得到多晶B₄C—SiC双层复合材料，不仅能够具备B₄C高硬度、高断裂韧性、密度小的特点，又可兼具SiC成本低、易烧结的优点，但是，目前并未出现制备多晶B₄C—SiC双层复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种利用B₄C多晶块体或粉末、SiC多晶块体或粉末为原料，在高温高压条件下制备多晶B₄C—SiC双层复合材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种多晶B₄C—SiC双层复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

a、原料处理：用无水乙醇分别处理晶粒尺寸为3 nm-500 μm的SiC多晶块体或粉末、晶粒尺寸为3 nm-500 μm的B₄C多晶块体或粉末，废液倒出后，在100-120 ℃条件下进行烘干；干燥后的SiC多晶块体或粉末、B₄C多晶块体或粉末中分别加适量的去离子水，分别进行预压成型，把成型样品放入真空干燥箱中真空干燥；