一种超细晶高热稳定碳化硼陶瓷材料的制备方法

摘要

一种细晶高热稳定碳化硼材料的制备方法，本发明首先通过对碳化硼粉末球磨和沉降分级获得粒径1μm以下的超细碳化硼粉末；然后利用共沉淀法将制备B₄C与稀土氧化物La₂O₃/Pr₂O₃均匀弥散复合粉末，其中稀土氧化物是碳化硼材料晶粒长大抑制剂；而后通过机械球磨法得到B₄C-0.5～5%Ni₃Al/Fe₃Al-2～10%La₂O₃/Pr₂O₃复合粉末，其中Ni₃Al/Fe₃Al碳化硼是增韧剂；最后采用热压/放电等离子烧结（SPS）技术，在合适温度与烧结时间下，成形出细晶高热稳定碳化硼陶瓷材料。本发明的优点是制备的细晶碳化硼材料具有高的硬度、低的摩擦系数、高耐磨性，高组织热稳定性，能够作用高性能的陀螺仪轴承材料使用。

主权项

一种细晶高热稳定碳化硼材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）首先选取<=20μm的B₄C粉末作为原料粉末，以10‑20:1的球料比将其置于行星式球磨机中球磨，以200‑400转/min的转速球磨50‑100h后取出得到碳化硼颗粒；（2）利用沉降法获得1μm以下的超细碳化硼粉末：沉降中采用水或者酒精作为分散介质，待步骤 （1）得到的碳化硼颗粒在介质中自然沉降完全均匀后，取容器上层悬浮液，烘干，即得到1μm的碳化硼超细粉末颗粒；（3）利用共沉淀法将上述B₄C粉末与La₂O₃/Pr₂O₃制成La₂O₃/Pr₂O₃包覆B₄C粉末：将步骤（2）中制备的B₄C以及质量分数0.5‑5%La₂O₃/Pr₂O₃添加到同一酒精溶液中，并加入1‑5%的磷酸溶液活化剂，搅拌均匀后静置10‑20h，沉淀过程中，由于磷酸溶液的活化作用，La₂O₃/Pr₂O₃吸附于B₄C表面形成不稳定包覆粉末并逐渐在溶液底部沉积；完全沉积完成后取出酒精清洗、烘干得到稳定的包覆粉末；（4）取上述La₂O₃/Pr₂O₃包覆B₄C粉末与质量分数2‑10%的Ni₃Al/Fe₃Al粉末混合，高能球磨后得到B₄C‑Ni₃Al/Fe₃Al‑La₂O₃/Pr₂O₃复合粉末，球磨采用行星式球磨，球磨转速200‑400转/min，球磨时间20‑100h；（5）将上述B₄C‑Ni₃Al/Fe₃Al‑La₂O₃/Pr₂O₃复合粉末采用热压/放电等离子烧结，烧结温度1300‑1900℃，烧结压力20‑50Mpa，保温时间5‑60min，成形出细晶高热稳定碳化硼陶瓷材料。