碳化硼陶瓷制备工艺
碳化硼陶瓷制备工艺
碳化硼是一种新型非氧化陶瓷材料，因其具有熔点高、
硬度高、密度低、热稳定性好，抗化学侵蚀能力强和中子吸
收能力强等特点而被广泛应用于能源、军事、核能以及防弹
领域。碳化硼又称黑钻石，是仅次于金刚石和立方氮化硼的
第三硬材料，故成为超硬材料家族中的重要成员。
目前碳化硼防弹材料主要通过烧结法制备，不过碳化硼
是共价键很强的陶瓷材料，共价键占90%以上，而且碳化硼的
塑性差，品界移动阻力很大，固态时表面张力很小，从而决
定了碳化硼是一种极难烧结的陶瓷材料。纯碳化硼在烧结过
程中通常存在烧结温度高、烧结后所得陶瓷致密度低，断裂
韧性较差等问题。工业上一般采用无压烧结、热压烧结、热
等静压烧结、放电等离子烧结等技术，通过改进烧结工艺、
添加烧结助剂提高碳化硼的力学性能，为进一步研究碳化硼
的烧结工艺奠定基础。
1、无压烧结纯B4C的无压烧结致密化非常困难，气孔缺陷和致密度是
影响碳化硼陶瓷性能指标的关键因素。而烧结温度和粉末粒
度是影响碳化硼陶瓷致密度的重要指标。研究表明，纯碳化
硼无压烧结致密化最主要的条件是采用低氧含量的粒度≤3
μm的超细粉末且温度范围在2250~2350℃。无压烧结碳化硼制品工艺简单、加工成本低，对烧结条件没
有太多要求，可适用于生产形状复杂的产品，适合大批量工
业化生产，是制备陶瓷常用的烧结技术。但由于烧结温度高，
晶粒容易异常生长，使烧结过程难以控制，产品性能不稳定。
2、热压烧结热压是在高温条件下改善粉末塑性，具有成型压力低，变形
阻力小，产品密度高，显微组织优良等优点，因而，降低碳
化硼的烧结温度可以采用热压烧结工艺。
与单纯热压相比，将液相烧结和热压烧结相结合，烧结温
度大大降低，致密度相对提高。
通常热压烧结条件为：真空或惰性气氛，压力20~40MPa，
温度2200~2300℃，保温时间0.5~2h。碳化硼是共价键很强
的化合物，在高温下烧结扩散速率慢，物质流动发生较少，
使其致密化过程非常困难。
为了降低烧结温度和表面能，提高碳化硼陶瓷的综合性
能，必须加入添加剂来促进碳化硼的热压烧结。添加剂包括
烧结助剂或第二相反应烧结，在高温高压条件下，可以促进
烧结，控制晶粒长大，提高力学性能，获得高致密度、高性
能的碳化硼陶瓷产品。目前加入的添加剂主要包括金属单质
（Fe、Al、Ni、Ti、Cu、Cr等）、金属氧化物（Al2O3、TiO2
等）、过渡金属碳化物（CrC、VC、WC、TiC等）及其他添加
剂（AlF3、MgF2、Be2C、Si等）。热压烧结的特点是工艺较复杂，对设备要求高，加工成本
高且生产效率低，而且只能制备形状较为简单的产品。
3、热等静压烧结热等静压烧结碳化硼，将粉末压坯成型或装入包套的粉料放
入高压容器中，无需烧结助剂，把惰性气体作为传递压力的
介质（如N2、Ar），使粉料受到各向同性的压力，降低烧结
温度，可获得细晶显微结构、高弯曲强度和致密度的碳化硼
陶瓷材料。
热等静压烧结的特点是陶瓷材料的显微结构均匀，综合性
能好，设备费用较高，只能加工形状简单的零件。
4、放电等离子烧结
电等离子烧结（SPS）是集等离子活化、电阻加热和热压
为一体，具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、冷却迅
速、外加压力、材料致密度高和烧结气氛可控等特点的一种
新型快速烧结技术。可以有效利用粉末内部的自身发热，放
电点的弥散分布实现均匀加热。
核用富集硼-10碳化硼的制备
化 工 进 展 ２０１７年第３６卷增刊１ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＰＲＯＧＲＥＳＳ ・ ３１９・
核用富集硼一１０碳化硼的制备
赵晶，周文辉，刘念，胡石林 （中国原子能科学研究院，北京１０２４１３）
摘要：”Ｂ的热中子吸收截面大，因此富集硼一１０碳化硼除具有良好的力学性能，优良的抗氧化、耐腐蚀性能外， 还因具备更优越的热中子吸收特性，在核工业中有重要的应用。与天然丰度碳化硼的制备工艺不同，富集硼一１０ 碳化硼的制备要以硼同位素分离后得到的富集硼一１０三氟化硼为起始原料。本文归纳总结了由三氟化硼制备中间 物质（硼酸、氧化硼、硼粉），再通过碳热还原法、镁热还原法、直接合成法、有机溶胶一凝胶法制备碳化硼的多 条路线。通过对以上路线的分析比较，进一步提出了以硼酸三甲酯、三烷基硼、硼烷作为中间物质，直接裂解 制备碳化硼的３条新路线。基于国内外研究现状，判断了这３条路线的可行性，总结分析了其各自的优缺点， 初步探究了由富集硼一１Ｏ三氟化硼到富集硼一１０碳化硼高效、经济的制备方法。 关键词：富集硼一１Ｏ碳化硼；富集硼一１Ｏ三氟化硼；硼酸三甲酯；三烷基硼；硼烷 中图分类号：ＴＱ１２８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—６６１３（２０１７）ｓｌ一０３１９－０７ ＤＯＩ：１０．１６０８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—６６１３．２０１７—０９３１
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ加Ｂ—ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｎｕｃｌｅａｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ＺＨＡＯＪｉｎｇ，ＺＨＯＵＷｅｎｈｕｉ，ＬＪＵＮｉａｎ，ＨＵＳｈｉｌｉｎ
（Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２４１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｏｒｏｎ－１０ ｈａｓ ａ ｌａｒｇｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｎｅｕｔｒｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂｏｒｏｎ一１０
碳化硼基复合材料制备研究进展
碳化硼基复合材料制备研究进展／杨国良等 ・ ３７ ・
碳化硼基复合材料制备研究进展
杨国良，林文松，王婕丽，段丽慧，吴璐
（上海工程技术大学材料工程学院，上海２０１６２０）
摘要 碳化硼断裂韧性低、烧结温度高、抗氧化能力差、对金属的稳定性差，限制了其在工程上的进一步应用。
综述了碳化硼粉末的成型方法以及碳化硼基复合材料的烧结方法，总结了碳化硼陶瓷的增韧及烧结过程中的氧化行
为。 关键词 碳化硼成型方式相变增韧 晶须补强
中图分类号：ＴＱ１７４．７５ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ
ＹＡＮＧ Ｇｕｏｌｉａｎｇ，ＬＩＮ Ｗｅｎｓｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉｅｌｉ，ＤＵＡＮ Ｌｉｈｕｉ，ＷＵ Ｌｕ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｈｉｇｈ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｏｏｒ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ，ｂｏｒｏｎ ｃａｂｉｄｅ ｉｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ｆｏｒ ｉｔｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｏｗｄｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｈｏｗ ｔＯ ｔｏｕｇｈ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ，ｍｏｌｄｉｎｇ ｗａｙ，ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｓｋｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
氮化硼及碳化硼
氮 化 硼
氮化硼（BN）是一种由相同数量的氮原子和硼原子组成的双化合物，因此它的实验式是BN。氮化硼和碳是等电子的，并和碳一样，氮化硼是多形的：其中一形体类似于钻石而另一个则类似于石墨。类似于钻石的形体是现时所知的几乎最硬的物质，即立方氮化硼；类似于石墨的形体是一种十分实用的润滑剂，即六方氮化硼。
一.六方氮化硼
1.1简介
形态相似于石墨的氮化硼，也称六方氮化硼、h-BN、α-BN或g-BN （graphitic
BN），有时也称“白石墨”，它是最普遍使用的氮化硼形态。和石墨相似，六方形态是由许多片六边形组成。这些薄片层与层之间的相关结构（registry）不同，
但是从石墨的排列模式中看出，这是由于硼原子在氮原子上面使氮化硼的原子变
成椭圆的。如此结构反映出硼—氮链的极性。氮化硼中较低的共价性质，使它成为导电性相对于石墨较低的半金属，电在它六边形薄片中pi-链的网络中流通。
六方氮化硼的缺乏颜色，显示较低的电子离域性，表示其能隙较大。
六方氮化硼在极低和极高（900℃）的温度甚至是氧气下都是一种很好的润滑剂，它在石墨的导电性和与其它物质的化学反应造成困难时特别有用。由于它
的润滑机理并不涉及到层面之间的水分子，氮化硼润滑剂还可以在真空下使用，
如在太空作业时。 六方氮化硼在空气中高达1000℃、真空中1400℃和在惰性气体中2800℃都
仍然稳定，也是其中一种导热性最好的绝缘体。它对多数物质都不产生化学反应，
也不被许多融化物质所沾湿（如：铝、铜、锌、铁和钢、铬、硅、硼、冰晶石、玻璃和卤化盐）。 1.2制备工艺：
①国内传统的合成方法是无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后，1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应，再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。
Na2B4O7+2NH4Cl+NH3=4BN+2NaCl+7H2O
②使用无水硼砂和三聚氰胺作为硼源及氮源进行反应，制得氮化硼，其反应式为：
此方法与上述方法合成出的产品有所不同，其合成出的六方结晶形态不完
碳化硼的研究进展
综述2019,V〇I.33,N〇. Z1 www. mater-rep. com
碳化硼的研究进展
龙亮，刘炳刚，罗昊，鲜亚疆®中国工程物理研究院材料研究所，绵阳621900
碳化硼在核电、宇航和军事等诸多领域都取得了重要应用，然而关于碳化硼的晶体结构仍存在较大争议，目前，研究者只能确认碳化硼存在 多种可能的同分异构体结构。本文综述了碳化硼的发展和研究现状，着重探讨了碳化硼晶体结构的研究进展，并分析了碳化硼的主要制备方法、 辐 复性能以及热电性能等方面的研究现状。关键词 碳化硼晶体结构弹性常数辐照自修复热电性能 中图分类号:TQ174 文献标识码:A
Research Progress in Boron Carbide
LONG Liang, LIU Binggang, LUO Hao, XIAN Yajiang^Institution of Materials，China Academy of Engineering Physics，Mianyang 621900Important applications of boron carbide are applied in many fields including nuclear power, aero and military. Crystal structure of boron carbide is still controversial. One agreement that boron carbide has several possible isomeric compound structuresthe research progress of boron carbide, put^ emphasis on the structures of boron carbide, and analy^zes the main fabrication methods, self-healing of irradiation, thermoelectric properties of boron carbide.Key words boron carbide, crystal structure, elastic constants, self-healing of irradiation, thermoelectric properties
碳化硼-铝复合材料的研究进展
碳化硼－铝复合材料的研究进展刘明朗１，韩增尧２郎静３马南钢１吴骁行１１华中科技大学材料成型与模具技术国家实验室，武汉４３００７４２中国空间技术研究院，北京１０００９４；３华中科技大学能源与动力工程学院，武汉４３００７４ 碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点、低密度的特点，将其与金属铝复合能克服自身缺陷，使其得到更广泛的应用。碳化硼－铝复合材料按照基体的不同可分为铝基和碳化硼基两大类，分别综述了其制备工艺、界面反应以及润湿性，并展望了其发展方向，最后指出，随着研究的深入该复合材料将在大面积防护领域得到广泛应用。铝基；碳化硼基；制备；界面反应；润湿性Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ－Ａｌｕｍｉｎｕｍ ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬＩＵ Ｍｉｎｇｌａｎｇ ＨＡＮ ＺｅｎｇｙａｏＬＡＮＧ ＪｉｎｇＭＡ ＮａｎｇａｎｇＷＵ Ｘｉａｏｘｉｎｇ
国家科技项目（ＸＸＸＸ－４０１）；中国空间研究院创新基金 刘明朗：男，１９８８年生，硕士研究生Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｌ＿ ｌｉｕ１９８８＠ １６３． ｃｏｍ 马南钢：通讯作者，男，１９６２年生，博士，教授Ｔｅｌ：０２７－８７５５７９４９ Ｅ－ｍａｉｌ： ｎｇｍａ＠ｍａｉｌ． ｈｕｓｔ． ｅｄｕ． ｃ
ｎｂ（、／Ａｌ
复合＠＠１． Ｔｏｐｃｕ Ｉ，ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４Ｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｍｐｄ，２００９， ４８２：５１６＠＠２． Ｌｉｕ Ｃ Ｈ，Ｓｕｎ Ｊ Ｌ． Ｅｒｏｓｉｏｎ ｂｃｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ Ｂ４Ｃ －ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２０１０，３６ ： １２９
７＠＠３．王正军．碳化硼抗弹陶瓷的制备方法及应用［Ｊ］．中国粉体 技术，２００８，１４（３）：５６＠＠４． Ｈｕｌｂｅｒｔ Ｄ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｇｒａｄｅｄ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ－ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｓｐａｒｋ ｐｌａｓｍａ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ［Ｊ ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００８，４９３ ： ２５１＠＠ ５．于良，余新泉，邵磊．无压浸渗制备Ｂ４Ｃ／Ａｌ复合材料工艺的 研究现状［Ｊ］．材料导报，２００７，２１（１０）：１０６＠＠６． Ｍａｓｈｈａｄｉ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｌ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｓｉｎ ｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｂ４ Ｃ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００９，３５ ： ８３１＠＠７． Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｅｄ ＡＡ６０６３－Ｂ４Ｃ ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２００９，５１８：１７４＠＠８． Ａｌｉｚａｄｅｈ Ｍ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｌ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＡＲＢ ａｎｄ Ａｌ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＲＲＢ ｏｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２０１０，１０：９３＠＠９．益小苏．先进复合材料技术研究与发展［Ｍ］．北京：国防工 业出版社，２００６：２９３＠＠１０． Ｇｏｍｅｚ Ｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ｃｏｍｐ Ｍａｔｅｒ， ２００９，４３ ： ９８７＠＠１１． Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ， Ｈａｒｋ Ｒ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｌ－３０％ Ｂ４Ｃ ｍｅｔａｌ ｍａ ｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｎｅｕｔｒｏｎ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］． Ａｌ Ａｌ ｌｏｙｓ： Ｆａｂｒ， Ｃｈａｒ Ａｐｐｌ， ２００８ ： ３＠＠１２． Ｐｅｎｇ Ｌ Ｍ，Ｃａｏ Ｊ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｉｎｔｏ ｐｏ ｒｏｕｓ ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００４，３７４ ： １＠＠１３． Ｌｕ Ｐ， Ｙｕｅ Ｘ Ｙ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏ ｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４ Ｃ－ＴｉＢ２－Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｖａｃｕｕｍ ｉｎ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｒａｒｅ ｍｅｔａｌｓ， ２０１０，２９ （１） ： ９２＠＠１４．朱新文，江东亮，谭寿洪．多孔陶瓷的制备、性能及应用：（Ⅰ） 多孔陶瓷的制造工艺［Ｊ］．陶瓷学报，２００３，２４（１）：４０＠＠１５． Ｃｏｒｂｉｎ Ｓ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｇｒａｄｅｄ ｍｅｔａｌ／ｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ， ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，１９９９，２６２：２０１＠＠１６．李青，华文君，等．无压浸渗法制备Ｂ４ Ｃ／Ａｌ复合材料研究 ［Ｊ］．材料工程，２００３（４）：１７＠＠１７． Ｄｕ Ｗ Ｆ， Ｗａｔａｎａｂｅ Ｔ． Ｈｉｇｈ－ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｂ４Ｃ－ＡｌＢ１２ ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ａｌ ｉｎｆｉｌｔｒｉｔｉｏｎ ［Ｊ ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９９７ （１７） ：８７９＠＠１８．方圆，丁华东，等．碳化硼－金属复合材料的研究［Ｊ］．材料导 报，２００８，２２（专辑Ⅺ）：４００＠＠１９． Ｄｏｒｅａｕ Ｆ， Ｔａｒｉ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｇｒｅｅｎ ｔａｐｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｑｕｅｏｕｓ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ［Ｊ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９（１６） ： ２８６７＠＠２０． Ｌｕ Ｚ Ｈ， Ｚｈａｎｇ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ａｑｕｅｏｕｓ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ＳｉＣ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００９，３５（５） ： １８８９＠＠２１． Ａｌｂａｎｏ Ｍ Ｐ，ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒ ｃｏｎｉａ ｂｙ ｔａｐｅｃａｓｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００８，３４：１９８３＠＠２２． Ｔａｒｉｏｌｌｅ Ｓ， Ｒｅｙｎａｕｄ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＳｉＣ－ＳｉＣ ａｎｄ Ｂ４ Ｃ－Ｂ４ Ｃ ｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ， ２００４，１７７：４８７＠＠２３．刘维良，刘硕琦，等．水基流延成型和热压烧结制备碳化硼陶 瓷及性能研究［Ｊ］．人体晶体学报，２００９，３８（４）：８９９＠＠２４． Ｚｈａｎｇ Ｃ Ｈ， Ｈｕａｎｇ Ｘ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ ｇｅｌｃａｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ，２００９，３５：２２５５＠＠２５． Ｌｅｅ Ｋ Ｂ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ Ａｌ－Ｍｇ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２００１，３０２：２２７＠＠２６． Ａｒｓｌａｎ Ｇ，Ｋａｒａ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙ ｓｉｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ－ａｌｕｍｉｎｉｕｒｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ，２００３，２３：１２４３＠＠２７． Ｐｙｚｉｋ， Ｂｅａｍａｎ． Ａ１－Ｂ－Ｃ ｐｈａｓｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４Ｃ／Ａｌ－ｄｒｉｖｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｊ Ａｍ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９９５，７８： ３０５＠＠２８． Ｋａｎｇ Ｐ Ｃ，Ｃａｏ Ｚ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｐｈａｓｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌ－Ｂ４Ｃ ｃｅ ｒａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ［Ｊ］． Ｉｎｔ Ｊ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｍｅｔ Ｈａｒｄ Ｍａｔｅｒ，２０１０，２８：２９７＠＠２９． Ｌｉｎ Ｑ Ｌ， Ｓｈｅｎ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｂ４Ｃ ｂｙ ｍｏｌｔｅｎ Ａｌ ａｔ １１７３～１４７３Ｋ［Ｊ］． Ｓｃｒ Ｍａｔｅｒ，２００９，６０：９６０＠＠３０．王希军，等．铝在碳化硼上的润湿性［Ｊ］．机械工程材料， ２００８，３２（５）：１５＠＠３１． Ｆｒａｇｅ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｂ４ Ｃ－（Ａｌ， Ｓｉ） ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅ ｒｉａｌｓ ｂｙ ｍｅｔａｌ ａｌｌｏｙ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｐｒｏｃ Ｔｅｃｈｎ， ２００３，１４３－１４４ ： ４８６＠＠３２． Ｚｈａｎｇ Ｚ，Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ，ｅｔ ａｌ． Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｌ－７％ Ｓｉ－１０％ Ｂ４Ｃ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［Ｊ］． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ， ２００７，４２ ： ７３５４＠＠３３． Ｔｏｐｔａｎ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａ ｔｉｏｎ ｏｆ ＡＡ １０７０ ａｎｄ ＡＡ６０６３ ｍａｔｒｉｘ Ｂ４Ｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏ ｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｄｅｓ， ２０１０， ３１ ： ５８８＠＠３４． Ｓｈｅｎ Ｐ， Ｚｏｕ Ｂ， Ｊｉｎ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｓｅｌｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ＴｉＣ－ＴｉＢ２／Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｒｏｍ ａｎ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ４Ｃ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００７，４５４ ： ３００＠＠３５． Ｌｅｅ Ｂ Ｓ， Ｋａｎｇ Ｓ． Ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｂ４Ｃ－Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｖｉａ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｃｈｅｍ Ｐｈｙｓ， ２００１，６７ ： ２４
掺硼改性碳化硼陶瓷的研究
中国陶瓷工业 ２００７年１０月第１４卷第５期 ＣＨＩＮＡ ＣＥＲＡＭＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｏｃｔ．２００７ ＶＯＩ．１４．Ｎｏ．５
文章编号：１００６—２８７４（２００７）０３—０００ｌ一０５
掺硼改性碳化硼陶瓷的研究
刘维良１，２ 谈军２ 张海滨２谭金刚２ 葛昌纯－ （１．北京科技大学，１０００８３；２．景德镇陶瓷学院，３３３００１）
摘 要以碳化硼粉、无定形硼粉为主要原料，热压烧结制备了Ｂ ｃ陶瓷。研究了不同的硼加入量和烧成温度对样品致密度和力 学性能的影响。结果表明，当硼的加入量为１１．６ｗｔ％ｌ￣，样品的硬度、断裂韧性、抗弯强度和弹性模量分别达到３２．９ＧＰａ、 ３．５３ＭＰａ－ｍ 、５４４．８ＭＰａ和４０５．３ＧＰａ。利用ＸＲＤ、ＳＥＭ测试手段对样品的物相纽成和显微结构进行了分析。 关键词Ｂ ｃ陶瓷，掺硼，力学性能 中图分类号：ＴＱ１７４Ｉ７５ 文献标识码：Ａ
１ 引言
碳化硼陶瓷是仅次于金刚石和立方氮化硼（ｃ—ＢＮ）的超 硬材料，尤其是近于恒定的高温硬度（＞３０ＧＰａ）是其它材料 无法比拟的，故成为超硬材料家族中的重要成员。除高硬度 外，碳化硼还具有许多优良的性能，如：高熔点（２４５０℃）、比重 小（２．５２ｇ／ｅｒａａ）、耐磨性好、耐腐蚀性强等。另外，碳化硼还具有 良好的中子吸收性能和热电性能等Ｉｑ］。因此，碳化硼陶瓷广泛 应用于工程陶瓷、轻质装甲、核工业、航空航天等领域。 碳化硼是共价键极强的化合物，其共价键含量高达９３． ９％，并且塑性差，晶界移动阻力大，固态时表面张力小，烧结 时扩散速率低，因而碳化硼极难烧结。纯化学计量的碳化硼烧 结的必要条件有：（１）粉末粒度非常小（≤３ ＩＸｍ），因为材料的 颗粒越细，其表面能越高，其烧结驱动力也就越大，越容易烧 结致密；（２）较低的氧含量，由于颗粒表面的氧化层可降低 Ｂ４Ｃ颗粒的表面能，减小了烧结的驱动力，不利于烧结；（３）非 常高的烧结温度，一般在２２００℃以上。为了降低碳化硼陶瓷 的烧结温度，提高其致密度，可向碳化硼中加入烧结助剂。 为了提高碳化硼陶瓷的烧结致密度和改善力学性能，人 们做了很多工作。Ｌｅｖｉｎ等 研究了ＴｉＯ。对Ｂ 烧结过程的 影响，结果表明ＴｉＯ。显著影响Ｂ４Ｃ的烧结行为。蒋国新等ｆ４Ｊ研 究发现Ａｌ。（）３可以降低Ｂ４Ｃ陶瓷的烧结温度。近年来研究发 现，碳对Ｂ 烧结致密化和力学性能有一定的影响 。另外 还有Ｂ 陶瓷液相烧结的研究报道 。 本文采用热压烧结方法制备了掺硼改性碳化硼陶瓷，研 究了不同硼掺入量和烧结温度对样品相对密度和力学性能的 影响，并对其物相和显微结构进行了分析。
纳米碳化硼和氮化硼复合增强碳氮化钛基金属陶瓷材料及其制备工艺
２０１３年５月 马小玲等：ＰＶＡ作纺丝助剂制备莫来石一氧化铝长纤维 ２３ 为１００ ｍ，具有光滑的表面和均匀的直径。 一 图２莫来石一氧化铝凝胶纤维在 １ ２００ ｏＣ烧结１ ｈ后的ＳＥＭ照片 ３ 结论 用铝溶胶、硅溶胶和ＰＶＡ为原料，通过溶胶一凝 胶方法制备了莫来石一氧化铝长纤维．获得的凝胶 纤维的最大长度约为１００ ｃｍ 凝胶纤维在８００℃和 １ ０００℃下煅烧后的物相为非晶相和 一Ａ１ Ｏ，。凝胶 纤维在１ ２００ ｏＣ烧结后，物相为莫来石和 —Ａ１ ０ ， 纤维具有光滑的表面和均匀的直径 参考文献： ［１］Ｚｈｕ Ｌｉｈｕｉ，ＨｕａｎｇＱｉｎｇｗｅｉ，ＬｉｕＷｅｉ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆｐｌａｔｅ—ｌｉｋｅ Ｏ／一ＡＩ２０３ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ＮａＣ１－ＫＣＩ ｆｌｕｘ ｕｓｉｎｇ Ａ１（ＯＨ）３ ｐｏｗｄｅｒｓ ａｓ ｓｔａｒｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００８，３４（７）：１７２９－ １７３３． ［２］Ｖｅｎｋａｔｅｓｈ Ｒ，Ｒａｍａｎａｎ Ｓ Ｒ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｎｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｓｐｕｎ ａｌｕｍｉｎａ ｆｉｂｒｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００２，５５（３）：１８９—１９５． ［３］Ｓｅｄａｇｈａｔ Ａ，Ｔａｈｅｒｉ—Ｎａｓｓａｊ Ｅ，Ｎａｇｈｉｚａｄｅｈ Ｒ．Ａｎ ａｌｕｍｉｎａ ｍａｔ ｗｉｔｈ ａ 一奠一～受一受一受一鱼—鱼—鱼一鱼 一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法 本发明公开了一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法．包括 以下步骤：先将含碳酸钡的矿物磨成矿粉，然后使矿粉处于 悬浮流态化状态下进行高温焙烧．得到含氧化钡的焙烧矿． 将焙烧矿浸入水中反应后．生成氢氧化钡溶液．再将溶液固 液分离后冷却结晶．得到氢氧化钡产品 本发明的制备方法 中矿粉传热面积大，每个矿粒都能均匀、完全地完成化学反 应，反应时间短，碳酸钡利用率高 ＣＮ．１０２９２３７４８ 一种生产氰化银钾的方法 本发明公开了一种生产氰化银钾的方法．通过溶解、检测、 中和、沉淀、清洗、检测、再溶解、冷却结晶、抽滤、洗涤、真空干 燥等步骤得到纯度高的氰化银钾．本发明与传统的生产方法 比较，增加了多次检测和过滤，提高了最终产物的纯度，同时 进行真空干燥，得到的氰化银钾含水量低．提高了产品质量。 ＣＮ，１０２８７４８４４ 一种循环制备硫酸钡和过渡金属磷酸盐的方法 本发明公布了一种循环制备硫酸钡和过渡金属磷酸盐 ｎａｎｏ ｍｉｃｒｏｓｔｒｎｃｔｕｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＮｏｎ—Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ，２００６，３５２（２６／２７）：２８１８－２８２８． ［４］谭宏斌．电厂粉煤灰制备莫来石晶须［Ｊ］．有色金属：冶炼部分， ２０１０（３）：２５—２６，４１． ［５］谭宏斌，张伟，郭从盛．溶胶一凝胶法制备钇铝石榴石纤维［Ｊ］．有 色金属：冶炼部分，２０１１（３）：３９—４１． ［６］ 谭宏斌．氧化锆／氧化铝复合纤维的制备［Ｊ］．有色金属：冶炼部 分，２０１２（３）：４７—４９，５３． ［７］Ｃｈａｎｄｒａｄａｓｓ Ｊ，Ｂａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ Ｍ．Ｓｏｌ—ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｆｉｂｒｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，１７３（３）： ２７５－２８０． ［８］Ｓｈｏｊａｉｅ—Ｂａｈａａｂａｄ Ｍ，Ｔａｈｅｒｉ—Ｎａｓｓａｊ Ｅ，Ｎａｇｈｉｚａｄｅｈ Ｒ．Ａｎ ａｌｕｍｉｎａ— ＹＡＧ ｎａｎｏｓｔｒｎｃｔｕｒｅｄ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ａｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｐｒｅ－ ｃｕｒｓｏｒ：ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｒｈｅｏｌｏｇｉｅａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｓｐｉｎｎａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｃｅ— ｒａｍｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００８，３４（８）：１８９３—１９０２． ［９］Ｍｅｄｖｅｄｏｖｓｋｉ Ｅ．Ａｌｕｍｉｎａ—ｍｕｌｌｉｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００６，３２（４）：３６９—３７５． ［１Ｏ］Ｌｅｉｖｏ Ｊ，Ｌｉｎｄ６ｎＭ，ＲｉｔｏｌａＭ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈａｓｅ—ｐｕｒｅ ｍｕｌｌｉｔｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，２００９，１１５（１）：５６－６４． ［１ １］Ｄｏｕｙ Ａ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｐｒａｙ—ｄｒｉｅｄ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ Ａｌ２０３一ＳｉＣ２ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２００６．２６（８）：１４４７－１４５４． 收稿日期：２０１２—１１—１２ 作者简介：马小玲（１９８０一），女，助教，硕士，主要研究方向为陶瓷 纤维和固体电解质．已公开发表文章１０篇。 联系方式：ｍｘｌｃｌｘ＠１６３．ｃｏｍ 的新工艺．主要步骤为：１）制备含有锂和硫酸根的水溶液；２） 在＞５０℃、＜１５ ｍｉｎ的条件下，加入固体氢氧化钡，反应一段时 间后得到硫酸钡产品：３）反应后的氢氧化锂溶液作为母液． 可进一步湿法合成过渡金属磷酸盐（如磷酸铁锂）。该工艺可 有效循环利用工业废水中的锂离子和硫酸根．锂提取率和硫 酸钡亮度高。颗粒均匀，成本低廉，值得推广。 ＵＳ，８４２０２１５ 纳米碳化硼和氮化硼复合增强碳氮化钛 基金属陶瓷材料及其制备工艺 本发明公开了一种纳米碳化硼和氮化硼颗粒复合增强 碳氮化钛基金属陶瓷材料，在以碳氮化钛Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）为主相，以 镍、钴为粘结相的基体材料中添加增强相．该增强相为纳米 碳化硼和纳米氮化硼颗粒．该增强相的添加量为金属陶瓷材 料原料质量的０．５％～８．０％ 该金属陶瓷材料的制备工艺流程 为：按组分配比配制原料粉末一混料一加入成型剂一湿磨一 过筛一干燥一压制成型一真空／氮气压力烧结一金属陶瓷材 料。本发明所述材料可明显提高材料的硬度、抗弯强度和韧 性，适用于各种切削刀具材料．且工艺简单．便于批量化生产
TiB2、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究
第51卷第4期2022年4月人 工 晶 体 学 报JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSVol.51 No.4April,2022
TiB
2、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究
许 森1,林文松1,张 虹2,石健强2,方宁象2
(1.上海工程技术大学材料工程学院,上海 201620;2.浙江立泰复合材料股份有限公司,湖州 313219)
摘要:在1500℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquidsiliconinfiltration,LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B4C-TiB2-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要
组成相为B12(C,Si,B)3、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB2和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18)MPa和(5.38±0.38)MPa·m1/2,
分别比B4C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB2的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方
面解释了B4C-TiB2-CNT复合材料的增韧机理。
关键词:碳化硼;液相渗硅法;双相增韧陶瓷;二硼化钛;碳纳米管;陶瓷复合材料
中图分类号:TQ174 文献标志码:A 文章编号:1000-985X(2022)04-0716-07
PreparationandCharacterizationofTiB2andCNT
Dual-PhasesToughenedB4CCeramicComposites
XUSen1,LINWensong1,ZHANGHong2,SHIJianqiang2,FANGNingxiang2
(1.CollegeofMaterialsEngineering,ShanghaiUniversityofEngineeringScience,Shanghai201620,China;
碳化硼的生产工艺
碳化硼的生产工艺
碳化硼是一种重要的无机材料，具有高硬度、高熔点、高热导率、良好的化学稳定性等优良特性，在陶瓷、电子、冶金等领域得到广泛应用。以下将详细介绍碳化硼的生产工艺。
碳化硼的生产工艺主要有四种方法：热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法。
1. 热解法：热解法是最早采用的碳化硼生产方法。该方法是将碳和硼混合后，在高温下进行热解反应。首先，将所需的碳化硼原料粉末与适量的煤焦粉混合均匀，再放入高温炉中加热。随着温度的升高，反应开始产生，生成碳化硼。最后，通过冷却和粉碎等处理，得到所需的碳化硼粉末。
2. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种在气体中加热化学反应来制备碳化硼的方法。该方法使用反应物来在高温条件下进行表面化学反应，并在表面沉积出碳化硼薄膜。首先，将硼源和碳源的混合物通过气体输送进入高温反应器，加热至适宜的温度。在高温下，反应物分解产生碳化硼的气体，然后在基底表面沉积形成碳化硼薄膜。
3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种将溶胶液转化为凝胶后再进行干燥和热处理得到碳化硼的方法。首先，将硼酸盐和有机物混合在溶液中，形成可溶性的胶体混悬液。随后，在适当的温度和湿度条件下，溶胶慢慢凝胶形成凝胶体。最后，将凝胶体在高温下进行热处理，使其发生热分解反应生成碳化硼。
4. 高温合成法：高温合成法是一种在高温和高压条件下制备碳化硼的方法。该方法利用高温下碳和硼的反应性增加，进行碳化硼的合成。首先，将碳和硼的原料混合均匀，放入高温高压反应器中。然后在高温高压条件下进行反应，而后冷却、卸压和粉碎等处理，最终得到所需的碳化硼产品。
总的来说，碳化硼的生产工艺有热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法等几种方法。这些方法各有特点，可应用于不同的生产需求。随着科技的不断发展，人们对碳化硼生产工艺的研究还在不断深入，相信未来会有更多创新的方法应用于碳化硼的制备。
碳化硼的生产工艺 2
碳化硼的生产工艺
碳化硼是一种重要的无机化合物，具有很高的硬度、热导率和化学稳定性，广泛应用于陶瓷、涂料、刀具、电子器件等领域。下面将简要介绍碳化硼的生产工艺。
碳化硼的生产工艺主要包括石墨电弧法和碳硼烷化法两种方法。
1. 石墨电弧法
石墨电弧法是碳化硼的主要生产方法。该方法利用高温条件下的石墨电弧反应，使石墨和硼酸氢铵发生反应生成碳化硼。具体步骤如下：
（1）准备原料：将石墨和硼酸氢铵按一定比例混合，制成适合电弧反应的颗粒。
（2）装入反应器：将混合物装入电弧反应器中，并设法提供合适的电弧反应条件。
（3）电弧反应：通过电弧放电，使混合物中的石墨和硼酸氢铵发生反应，并生成碳化硼。
（4）冷却分离：将反应产生的碳化硼冷却，并将其分离出来。
（5）粉碎处理：将得到的碳化硼进行破碎和粉碎处理，制成所需的颗粒状产品。
该方法生产的碳化硼成本相对较低，产量高，但产品纯度较低。
2. 碳硼烷化法
碳硼烷化法是碳化硼的另一种生产方法，采用有机硼化合物（如三甲基硼烷）和碳源（如石墨或石墨烯）反应得到碳化硼。具体步骤如下：
（1）准备反应物：将有机硼化合物和碳源按一定比例混合。 （2）反应装置：将混合物装入反应装置中。
（3）反应条件：控制反应温度和反应时间，使有机硼化合物和碳源发生反应生成碳化硼。
（4）冷却分离：将反应产生的碳化硼冷却，并将其分离出来。
（5）粉碎处理：将得到的碳化硼进行破碎和粉碎处理，制成所需的颗粒状产品。
碳硼烷化法制备的碳化硼纯度较高，但设备成本较高，生产成本较高。
总结而言，碳化硼的生产工艺包括石墨电弧法和碳硼烷化法两种方法。石墨电弧法生产成本相对较低，产量高，但产品纯度较低；碳硼烷化法制备的碳化硼纯度较高，但设备成本较高，生产成本较高。根据具体需要选择合适的生产方法。