一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷及其制造方法。
【背景技术】
[0002]防弹陶瓷主要应用于单兵人体防护和战车装甲防护，与其它防护材料复合后制成人体防弹插板或复合装甲。目前作为防弹陶瓷材料主要有99氧化铝陶瓷、氧化锆增韧氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷以及硼化钛陶瓷。99氧化铝陶瓷价格低廉，但比重较大，制成的防弹插板或复合装甲重量较重，机动性较差，并且防护性能一般。氧化锆增韧氧化铝防弹陶瓷防护性能较99氧化铝陶瓷有所提高，但其比重比99氧化铝陶瓷还要大；碳化硼和硼化钛陶瓷性能优越，比重较低，但制造工艺复杂，制造成本太高，规模化工业化生产很难实现。
[0003]普通碳化硅防弹陶瓷的生产配方中由于使用的是醇溶性酚醛树脂，液体介质必须使用无水乙醇，实际操作中工艺较繁琐，并且也存在安全隐患。
【发明内容】
[0004]针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种工艺简单，生产过程中安全性高，生产成本低，能够大大提高产品性能的一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷及其制备方法。
[0005]为此本发明所采用的技术方案是:包括以下步骤:
(1)混料球磨:将碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酚醛树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份加入到球磨机中进行球磨混料24小时，将混合好的浆料放入搅拌桶中进行搅拌2小时以排除浆料中的气泡；
(2)喷雾造粒:将上述混合料喷入造粒塔内，通过控制喷雾压力、进风温度、出风温度、喷片粒径获得颗粒形态好、流动性好、颗粒分布范围窄、水分适中的造粒粉，离心变频26-32，进风温度250-280°C，出风温度100-120°C，进浆压力40-60 ；
(3)干压成型:将上述造粒粉置于硬质合金模具内进行压制得到生坯，压制方式为双向加压，机床压力吨位为150-200吨；
(4)生坯固化:将压制好的生坯放入干燥箱中进行干燥固化，得到生坯强度较好的生坯；
(5)真空烧结:将上述固化好的生坯置于石墨坩埚中紧密排列整齐，然后将装好生坯的石墨坩埚放入高温真空烧结炉中进行烧制，烧成温度为2200-2250°C，保温时间为1_2小时，最终制得高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷。
[0006]本发明的优点是:本发明在生产过程中使用了水溶性酚醛树脂并且不使用石油焦和炭黑，使得生产过程中的安全性和方便性大大提高了，生产成本也大大降低，产品中由于引入少量的纳米硼化钛，大大提高了产品性能，体积密度>3.16 g / cm 3，维氏硬度>26 O O H V，抗弯强度彡38 O MP a，弹性模量彡415 G P a，断裂韧性彡4.5MP a.ι? 1/2。
【具体实施方式】
[0007]—种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷，其组份及重量配比为:碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酚醛树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份。
[0008]制造一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷的工艺方法，包括以下步骤:
(1)混料球磨:将碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酚醛树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份加入到球磨机中进行球磨混料24小时，将混合好的浆料放入搅拌桶中进行搅拌2小时以排除浆料中的气泡；
(2)喷雾造粒:将上述混合料喷入造粒塔内，通过控制喷雾压力、进风温度、出风温度、喷片粒径获得颗粒形态好、流动性好、颗粒分布范围窄、水分适中的造粒粉，离心变频26-32，进风温度250-280°C，出风温度100-120°C，进浆压力40-60 ；
(3)干压成型:将上述造粒粉置于硬质合金模具内进行压制得到生坯，压制方式为双向加压，机床压力吨位为150-200吨；
(4)生坯固化:将压制好的生坯放入干燥箱中进行干燥固化，得到生坯强度较好的生坯；
(5)真空烧结:将上述固化好的生坯置于石墨坩埚中紧密排列整齐，然后将装好生坯的石墨坩埚放入高温真空烧结炉中进行烧制，烧成温度为2200-2250°C，保温时间为1_2小时，最终制得高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷。
【主权项】
1.一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷，其特征在于，其组份及重量配比为:碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酌.酸树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份。2.制造权利要求1所述的一种高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)混料球磨:将碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酚醛树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份加入到球磨机中进行球磨混料24小时，将混合好的浆料放入搅拌桶中进行搅拌2小时以排除浆料中的气泡； (2)喷雾造粒:将上述混合料喷入造粒塔内，通过控制喷雾压力、进风温度、出风温度、喷片粒径获得颗粒形态好、流动性好、颗粒分布范围窄、水分适中的造粒粉，离心变频26-32，进风温度250-280°C，出风温度100-120°C，进浆压力40-60 ； (3)干压成型:将上述造粒粉置于硬质合金模具内进行压制得到生坯，压制方式为双向加压，机床压力吨位为150-200吨； (4)生坯固化:将压制好的生坯放入干燥箱中进行干燥固化，得到生坯强度较好的生坯； (5)真空烧结:将上述固化好的生坯置于石墨坩埚中紧密排列整齐，然后将装好生坯的石墨坩埚放入高温真空烧结炉中进行烧制，烧成温度为2200-2250°C，保温时间为1_2小时，最终制得高性能无压烧结碳化硅防弹陶瓷。
【专利摘要】本发明涉及一种高性能碳化硅防弹陶瓷及其制造方法。其组份及重量配比为：碳化硅超细粉96-99份，碳化硼超细粉1-2份，纳米级硼化钛0.2-1份，水溶性酚醛树脂10-20份，高效分散剂0.-0.5份。经混料球磨，喷雾造粒，干压成型，生坯固化，真空烧结后，制得最终产品。本发明在生产过程中使用了水溶性酚醛树脂因而无需使用无水乙醇作为液体介质，并且不使用石油焦和炭黑，使得生产过程中的安全性和方便性大大提高了，生产成本也大大降低，产品中由于引入少量的纳米级硼化钛，大大提高了产品性能。
【IPC分类】C04B35/622, C04B35/565
【公开号】CN105198434
【申请号】CN201410229882
【发明人】徐正平, 徐乃安, 龙成勇
【申请人】扬州三山工业陶瓷有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年5月28日