為5 °C/min。氣氛為Ne氣，燒結后得到致密度97.5 %的復相陶瓷材料，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅= 40:60(體積比)。
[0027]實施例3
將300g平均粒徑為2微米，純度為99 %碳化硼粉體，800g平均粒徑為200微米，純度99.99%Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在H2氣、20°C/min條件下，升溫到1650°C保溫2小時，降溫速率20°C/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/HN03/HC1中48小時，酸洗5次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗2次、4次和5次。真空干燥后，粉體與Iwt % 0.2微米的炭黑和3wt % 0.4微米AlN在酒精中混合，經干燥和過篩后。將粉體置于磨具進行熱壓燒結，溫度制度為:升溫速率為15°C/min，燒結溫度為2200°C，保溫2小時，降溫速率為10°C/min。氣氛為Ar/5wt%H2氣。施加的壓力為20MPa。燒結后得到致密度98.0%的復相陶瓷材料，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅= 90:10(體積比)。圖3為陶瓷斷面的掃描電鏡圖片。
[0028]實施例4
將350g平均粒徑為20微米，純度為99%碳化硼粉體，810g平均粒徑為500微米，純度99.99%Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在真空、20°C/min條件下，升溫到1850°C保溫I小時，降溫速率20°C/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/HN03/HC1中42小時，酸洗3次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、5次和3次。真空干燥后，粉體與2wt % 0.15微米的炭黑和2wt % 0.45微米Y2O3在酒精中混合，經干燥和過篩后。將粉體置于磨具進行熱壓燒結，溫度制度為:升溫速率為l°C/min，燒結溫度為1700°C，保溫24小時，降溫速率為50°C/min。氣氛為Ar/5wt%H2氣。施加的壓力為lOOMPa。燒結后得到致密度的陶瓷材料99.2%，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅=55:45(體積比)。
[0029]實施例5
將500g平均粒徑為100微米，純度為97 %碳化硼粉體，500g平均粒徑為40微米，純度99.99%Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在Ne氣、50°C/min條件下，升溫到1750°C保溫7小時，降溫速率50°C/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/HN03/HC1中48小時，酸洗3次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗5次、4次和5次。真空干燥后，粉體與2wt % 0.1微米的炭黑和3wt % 0.25微米的Al2O3在酒精中混合。經干燥和過篩后，將粉體置于磨具進行熱等靜壓燒結，溫度制度為:升溫速率為50°C/min，燒結溫度為2300 0C，保溫I小時，降溫速率為rCmin。氣氛為Ar氣。施加的壓力為5MPa。燒結后得到致密度97.8%的陶瓷材料，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅=65:35(體積比)。
[0030]實施例6
將490g平均粒徑為40微米，純度為99 %碳化硼粉體，210g平均粒徑為200微米，純度99.99% Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在真空、I °C/min條件下，升溫到1650°C保溫2小時，降溫速率rC/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/HN03中72小時，酸洗4次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗2次、4次和5次。冷凍干燥后，粉體與3wt % 0.3微米的T12、2wt %酚醛樹脂在酒精中混合，經干燥和過篩后，進行干壓-等靜壓成型。在100tC真空條件下脫粘，隨后樣品進行無燒結，溫度制度為:升溫速率為50°C/min，燒結溫度為1800°C，保溫24小時，降溫速率為5°C/min。氣氛為Ar/5wt%H2氣。燒結后得到致密度99.0%的陶瓷材料采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化娃=70:30(體積比)。
[0031 ] 實施例7
將600g平均粒徑為60微米，純度為99 %碳化硼粉體，800g平均粒徑為200微米，純度99.99%Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在Ar氣、20°C/min條件下，升溫到2000°C保溫2小時，降溫速率20°C/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/H2SOVHCl中48小時，酸洗4次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、5次和5次。真空干燥后，粉體與Iwt % 0.2微米的石墨、3wt % 0.2微米的AlN在酒精中混合，進行干燥和過篩。隨后干壓-等靜壓成型，無壓燒結，溫度制度為:升溫速率為10°C/min，燒結溫度為21500C，保溫1.5小時，降溫速率為500C/min。氣氛為Ar氣。燒結后得到致密度98.3 %的陶瓷材料采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅:碳化硼= 50:45:5(體積比)。
[0032]實施例8
將400g平均粒徑為80微米，純度為99 %碳化硼粉體，300g平均粒徑為200微米，純度99.99%Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在H2氣、20°C/min條件下，升溫到1800°C保溫2小時，降溫速率20°C/min。將粉體進行砂磨，隨后將粉體置于HF/HN03/HC1中45小時，酸洗3次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗5次、2次和5次。真空干燥后，粉體與Iwt %的液態酚醛樹脂、3wt % 0.4微米Al4C3、有機添加劑在酒精中混合，經擠出成型后，在100tC、Ar條件下脫粘。完畢后進行無壓燒結，溫度制度為:升溫速率為25°C/min，燒結溫度為2100°C，保溫3小時，降溫速率為5°C/min。氣氛為Ne氣。燒結后得到致密度98.2%的陶瓷材料，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅:碳化硼= 42:48:10(體積比)。
[0033]實施例9
將10g平均粒徑為5微米，純度為98.5 %碳化硼粉體，900g平均粒徑為I毫米，純度99.999 % Si粉在去離子水中進行強力攪拌混合，混合均勻并干燥后，在Ne氣、IV /min條件下，升溫到1900°C保溫0.5小時，降溫速率50°C/min。將粉體進行高速球磨，隨后將粉體置于HF/HC1中32h，酸洗5次。過濾后，粉體在去離子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、3次和3次。冷凍干燥后，粉體與0.5wt%0.3微米CrB2、有機添加劑在酒精中均勻混合，隨后進行流延成型。成型的片材經干燥和1200°C脫粘后，置于碳管爐進行無壓燒結，溫度制度為:升溫速率為30 0C /min，燒結溫度為2300 °C，保溫I小時，降溫速率為I °C /min，燒結氣氛為Ne氣。燒結后得到致密度97.9%的陶瓷材料，采用掃描電鏡統計分析表明，復相陶瓷中類碳化硼:碳化硅=68:42(體積比)。
【主權項】
1.類碳化硼相-碳化硅或類碳化硼相-碳化硅-碳化硼復相陶瓷，其特征在于，所述復相陶瓷包括由碳化硼和Si粉高溫反應形成的類碳化硼相和碳化硅相，所述類碳化硼相的化學組成為B12(B，C，Si)3，所述復相陶瓷中類碳化硼相的體積分數為40?90%。2.根據權利要求1所述的復相陶瓷，其特征在于，所述復相陶瓷還包括碳化硼相，所述復相陶瓷中碳化硼相的體積分數為O?10%。3.根據權利要求1或2所述的復相陶瓷，其特征在于，所述復相陶瓷的密度為2.55?3.00 g/cm3 ο4.一種權利要求1?3中任一項所述的復相陶瓷的制備方法，其特征在于，包括: 配制碳化硼10?90wt%，Si粉90?10wt%，各組分質量百分比和為100%，均勾混合并干燥，將所得產物在惰性氣氛、還原性氣氛或真空氣氛中，以I?50°C/min的升溫速率升溫到1410?210 O °C，保溫時間為0.5?12小時，優選0.5?7小時，以I?50 °C /分鐘降溫速率降至室溫或隨爐冷卻至室溫； 將所得粉體經過高能球磨或砂磨，而后進行酸洗2?5次，酸洗后按順序進行離子水、酒精、甲醇各清洗2?5次，待烘干后即可得到高純的復相陶瓷粉體； 將所得復相陶瓷粉體與燒結助劑混合，經成型得到陶瓷坯體； 所得陶瓷坯體低溫脫粘后，燒結制得所述復相陶瓷。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述碳化硼純度在95wt%以上，平均粒徑范圍為0.1?100微米，優選0.1微米，Si粉純度在99%以上，平均粒徑范圍為I微米?I毫米，優選I微米。6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述酸洗所用的酸為HF夕卜、還有H2SO4、HNO3、和HCl中的至少一種。7.根據權利要求4?6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述燒結助劑為炭黑、石墨烯、碳納米管、碳的有機前驅體、金屬的碳化物、硼化物、氮化物、硅化物和氧化物中的至少一種，與所述燒結助劑與復相陶瓷粉體質量比為(0.001?0.05):1。8.根據權利要求4?7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述脫粘是在真空氣氛或惰性氣氛下進行，溫度為900?1200°C。9.根據權利要求4?8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述坯體的燒結方式為高溫無壓燒結、熱壓燒結或等靜壓燒結;所述高溫無壓燒結的工藝參數為:以I?50 °C/min升溫速率升溫至1800?23000C，保溫時間為I?24小時，以I?50°C/min降溫速率降至室溫或隨爐冷卻至室溫;所述熱壓燒結的工藝參數為:壓力范圍5?100 MPa，以I?50°C/min升溫速率升溫至1700?23000C，保溫時間為I?24小時，以I?50°C/min降溫速率降至室溫或隨爐降溫;所述等靜壓燒結的工藝參數為:壓力范圍5?100 MPa，以I?50°C/min升溫速率升溫至1700?23000C，保溫時間為I?24小時，以I?50°C/min降溫速率降至室溫或隨爐冷卻至室溫O10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述坯體的燒結氛圍為惰性氣氛或還原性氣氛。
【專利摘要】本發明涉及了類碳化硼相-碳化硅或類碳化硼相-碳化硅-碳化硼復相陶瓷材料及其制備方法，所述復相陶瓷包括由碳化硼和Si粉高溫反應形成的類碳化硼相和碳化硅相，所述類碳化硼相的化學組成為B12(B,C,Si)3，所述復相陶瓷中類碳化硼相的體積分數為40～90%。本發明以碳化硼和Si粉為原料，高溫反應生成碳化硅粉體和類碳化硼粉體，再經燒結制得含有碳化硅相和類碳化硼相的復相陶瓷，即類碳化硼相-碳化硅復相陶瓷材料，類碳化硼的晶格參數接近碳化硼，然后其比碳化硼更容易燒結，從而本發明提供的復相陶瓷兼具有碳化硼、碳化硅的優異性能，且易燒結，致密度高。
【IPC分類】C04B35/573, C04B35/563
【公開號】CN105622102
【申請號】CN201510963722
【發明人】李曉光, 余明先, 張景賢, 姚秀敏, 陳忠明, 劉學建, 黃政仁, 江東亮
【申請人】中國科學院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月18日