专利名称：硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷材料的表面预氧化方法。
背景技术：
硼化物基陶瓷材料具有高熔点、高硬度和优良的导电、导热以及耐腐蚀一 系列的优良性能，是一种性能优异的高温陶瓷材料。硼化物陶瓷制品已广泛用 作各种高温结构及功能材料，另外，此类材料具有较好的导电性能，可通过线 切割技术生产形状复杂的部件。硼化物陶瓷材料虽然具有诸多优点，但是其力 学性能(抗弯强度、断裂韧性和抗热震性能)较低，限制了以上优异性能的应 用。硼化物基陶瓷材料表面的光洁程度对力学性能有很大的影响，但是在硼化 物基陶瓷材料的制备及后期加工过程中，材料表面经常会出现大量划痕或微裂 纹，从而大大地降低了硼化物基陶瓷材料的力学性能。以前所用常规解决方法 是通过传统的机械加工手段提高材料的表面精度，但是此类方法只是在一定程 度上减少表面划痕和微裂纹的数量，不能从根本上解决由于材料表面缺陷而导 致材料性能的降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中硼化物基陶瓷材料的力学性能低的 问题，提供一种能有效消除硼化物基陶瓷材料表面缺陷的预氧化方法。
本发明硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下步骤实施 一、用砂纸 对硼化物基陶瓷材料进行泰面抛光处理至表面光洁度小于lpm; 二、将抛光处 理后的材料放入烧结炉中，升温至300 150(TC并保温20 200min，然后随炉 冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。
本发明硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法原理为利用硼化物基陶瓷材
料的氧化产物对材料表面缺陷的弥合作用，通过合理设计氧化工艺(温度、时
间)，实现材料的表面包覆一层致密的氧化膜，有效消除材料的表面缺陷，从 而提高其力学性能。
本发明成本低，工艺简单，易于操作。采用本发明方法处理后的硼化物基陶瓷复合材料，其抗弯强度值为751 901MPa，与未经过预氧化处理的同体 系硼化物基陶瓷材料相比，抗弯强度增加了 2.9% 17.5%。
经表面预氧化的本发明硼化物基陶瓷材料表面包覆一层致密的氧化膜，可 以有效的减少材料在制备过程和后期加工过程中产生的划痕或微裂纹。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下 步骤实施 一、用砂纸对硼化物基陶瓷材料进行表面抛光处理至表面光洁度小 于ljLim; 二、将抛光处理后的材料放入烧结炉中，升温至300 1500。C并保温 20 200min，然后随炉冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中所用 硼化物基陶瓷材料为ZrB2-SiC或HffirSiC。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中依次 采用360目、600目和1000目砂纸对材料表面进行抛光处理。其它步骤及参 数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至500 140(TC并保温30 190min。其它步骤及参数与具 体实施方式一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至600 1200。C并保温60 190min。其它步骤及参数与具 体实施方式一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至700 100(TC并保温120 190min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料升温至80(TC并保温180min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤二中将抛 光处理后的材料两端垫上耐火砖。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式使硼化物基陶瓷材料在烧结过程中底面也能与空气充分的接 触，形成致密的氧化膜。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼化 物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80;步骤二中硼化 物基陶瓷材料升温至80(TC并保温30min。其它步骤及参数与具体实施方式
一 相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为730MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至776MPa，涨幅为6.3%。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼化 物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80;步骤二中硼化 物基陶瓷材料升温至80(TC并保温180min。其它步骤及参数与具体实施方式
一 相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为730MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至784MPa,涨幅为7.4%。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80;步骤二中硼 化物基陶瓷材料升温至800。C并保温90min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室竭抗弯强度 为730MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至836MPa,涨幅为14.5%。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80;步骤二中硼 化物基陶瓷材料升温至120(TC并保温10min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为730MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至765MPa，涨幅为4.8%。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80;步骤二中硼 化物基陶瓷材料升温至120(TC并保温60min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为730MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至751MPa，涨幅为2.9%。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为10:卯；步骤二中硼 化物基陶瓷材料升温至80(TC并保温180min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为786MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至852MPa，涨幅为8.4%。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为30: 70;步骤二中硼 化物基陶瓷材料升温至80(TC并保温180min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温抗弯强度 为767MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至901MPa，涨幅为17.5%。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80，材料抛光处 理后在受拉表面中心预制一维氏压痕；步骤二中硼化物基陶瓷材料升温至800 °C并保温60min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的预制压痕硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温 抗弯强度为279MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至699MPa，涨幅为 151%。
对硼化物基陶瓷材料表面预氧化能够弥合表面原有的裂纹、提高材料的表 面精度，大幅提升原有表面存在缺陷的硼化物基陶瓷材料的力学性能。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼 化物基陶瓷材料中SiC晶须和Hffi2粉末的体积百分比为20: 80，材料抛光处 理后在受拉表面中心预制一维氏压痕；步骤二中硼化物基陶瓷材料升温至100(TC并保温60min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的预制压痕硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温 抗弯强度为279MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至889MPa，涨幅为 219%。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤一中硼
化物基陶瓷材料中SiC晶须和ZrB2粉末的体积百分比为20: 80，材料抛光处 理后在受拉表面中心预制一维氏压痕；步骤二中硼化物基陶瓷材料升温至 1200°C并保温60min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式制得的预制压痕硼化物基陶瓷材料预氧化处理前材料的室温 抗弯强度为279MPa，预氧化处理后材料的抗弯强度提高至797MPa，涨幅为 186%。
权利要求
1、硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征在于硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下步骤实施一、用砂纸对硼化物基陶瓷材料进行表面抛光处理至表面光洁度小于1μm；二、将抛光处理后的材料放入烧结炉中，升温至300～1500℃并保温20～200min，然后随炉冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。
2、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤一中所用硼化物基陶瓷材料为ZrB2-SiC或Hffi2-SiC。
3、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤一中依次采用360目、600目和1000目砂纸对材料表面进行抛光处 理。
4、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤二中将抛光处理后的材料升温至500 140(TC并保温30 190min。
5、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤二中将抛光处理后的材料升温至600 120(TC并保温60 190min。
6、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤二中将抛光处理后的材料升温至700 1000'C并保温120 190min。
7、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤二中将抛光处理后的材料升温至800。C并保温180min。
8、 根据权利要求1所述的硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，其特征 在于步骤二中将抛光处理后的材料两端垫上耐火砖。
全文摘要
硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法，它涉及一种陶瓷材料的表面预氧化方法。它解决了现有技术中硼化物基陶瓷材料的力学性能低的问题。本发明硼化物基陶瓷材料的表面预氧化方法按以下步骤实施一、用砂纸对硼化物基陶瓷材料进行表面抛光处理；二、将抛光处理后的材料放入烧结炉中，升温至300～1500℃并保温20～200min，然后随炉冷却至室温；即得硼化物基陶瓷材料的氧化表面。本发明成本低，工艺简单，易于操作。采用本发明方法处理后的硼化物基陶瓷复合材料，其抗弯强度值为751～901MPa，与未经过预氧化处理的同体系硼化物基陶瓷材料相比，抗弯强度增加了2.9％～17.5％。
文档编号C04B41/80GK101318833SQ20081006495
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者孟松鹤, 张幸红, 林 徐, 王家智, 凌 翁, 韩文波, 韩杰才 申请人:哈尔滨工业大学