专利名称：氮化硼基陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化硼基陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
氮化硼(BN)制品具有耐高温、耐腐蚀、电绝缘性能，以及优良的抗热震性和可加 工性能，因而在工业中得到大量的应用。利用BN对玻璃、金属熔体的不润湿和耐侵性，在特 殊冶炼中作熔炼多种有色金属、贵金属和稀有金属的坩埚、器皿、通道、输送泵等部件；作熔 制硼单晶的器皿；在制造薄膜电容和巻烟包装纸时，用BN作为熔融铝蒸发盛器可以收到高 质高产的效果；BN制品还可用作铸钢和浇注玻璃的模具。可以用作等离子焊接工具的高温 绝缘部件、多种加热器的衬套、火箭燃烧室的衬里、宇宙飞船的热屏蔽材料、高温热电偶的 保护套管等。 BN制品可以容易地进行机械加工，而且加工精度很高，因此大大扩大了它的应用 范围和提高了使用价值，例如，高频行波管收集极上的散热管，新型电焊机用的环状高温绝 缘剖分式保护罩零件，不但形状复杂，而且尺寸精度要求高， 一般氧化物陶瓷既难于成形制 造且缺少理想的抗热震性能，而用BN陶瓷制品就可容易地使二者均得到满足。因此BN陶 瓷材料具有良好的市场前景。 氮化硼基导电陶瓷是蒸发舟的优良备选材料。导电蒸发舟是真空镀膜工业的关 键消耗材料。进口蒸发舟的使用寿命约12小时，蒸发舟作为一次性易耗品，年需求量为数 百万万支，具有广阔的市场前景。在金属蒸镀行业中，第一代蒸发舟材料是石墨，但它易被 液铝腐蚀，寿命非常短。后来在石墨表面涂覆象TiC、HfC、TaC等的保护涂层后，石墨舟的寿 命也仅有几小时。目前工业上主要应用BN-TiB2第二代蒸发舟材料，结合BN对铝液的耐蚀 性和TiB2的优良导电性能，具有良好的使用性能。 目前氮化硼基陶瓷材料传统的制备工艺主要有常压烧结、热压烧结、热等静压烧 结方法、以及微波烧结与等离子烧结常压烧结需要长时间的高温高热，耗能很大，成本高； 热压烧结所得制品形状简单， 一般需要几小时，生产周期长，成本较高；而热等静压烧结性 能好，但是制作成本较高；微波烧结与等离子烧结设备较复杂，难于制造大尺寸产品。
发明内容
本发明为了解决现有氮化硼基陶瓷材料制备中存在的成本高、生产周期长以及制
作大尺寸的产品困难的问题，而提供了氮化硼基陶瓷复合材料及其制备方法。 氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由20% 80%的碳化硼粉、5% 70%的
硅粉和0% 70%的稀释剂粉末制成。 氮化硼基陶瓷复合材料按照以下步骤制成一、原料干燥按照重量百分比分别 称取20 % 80 %的碳化硼粉、5 % 70 %的硅粉和0 % 70 %的释剂粉末，然后再将称取的 原料分别置于80 15(TC的真空条件下，干燥8 12h ;二、将干燥后原料放入球磨机中进 行球磨混合，球磨转速为100 200r/min，球磨时间为12 24h，球料质量比为3 : 1 ;三、将球磨后的混合物装入橡胶袋或乳胶袋中，冷等静压成型得到毛坯，压力为10 30MPa，毛 坯的孔隙率35% 45%;四、将毛坯放入通有循环水的密闭压力容器中，然后充入氮气使密 闭压力容器中的压强达到30 300MPa，点火，原料自蔓延燃烧，即制备得到氮化硼基陶瓷 复合材料。 本发明氮化硼基陶瓷复合材料制备的反应原理为本发明的制备方法采用燃烧合 成法，燃烧合成，即自蔓延高温合成(英文简称SHS)，是一种新型的无机难熔材料的制备工 艺。它利用原料合成反应时放出的大量反应热，使反应自维持下去直至反应结束，从而获得 所需产物的一种方法。 燃烧合成氮化硼基陶瓷复合材料所利用的化学反应为
B4C+Si+2N2 =棚+SiC (1) 原料中硅粉适当过量，可生成氮化硅陶瓷成分，其与产物碳化硅结合在一起，可提 高产物的性能。在反应条件合适的情况下，产物氮化硅可形成晶须，大幅提高材料的性能。
3Si+2N2 = Si3N4 (2) 原料中B^适当过量，可生成BN-C成分，作为那耐高温材料具有重要的应用。
B4C+2N2 =棚+C (3) 上述燃烧合成反应是在高压氮气下进行的。气氛压力的升高，有利于反应得充分 进行，抑制氮化铝和氮化硼在高温下的分解。压强值可取30 200MPa。更高的压力也可 以，但效果提高不显著，且浪费氮气和能源，增加生产的危险性。 可在上述反应的原料中加入稀释剂。稀释剂为具有一定化学惰性的物质粉末，在 燃烧合成反应中不发生化学反应，可实现降低反应温度、提高工艺的可控性、提高产物材料 性能等功效。本发明所述的稀释剂可为陶瓷类稀释剂和/或金属类稀释剂；其中陶瓷类稀 释剂由BN、 A1N、 SiC、 SiC晶须、HfC、 C、 ZrC、 TiC、 B4C、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 3102、^03、钛酸铝、莫莱石、1102中的一种或其中的几种组成，金属类稀释剂由Ni、W、Cr、Co、 Fe、Cu、V、Pd、Ir、Rh、Re、Os、Ru、Hf、Ta中的一种或其中的几种组成。其中C可为无定形碳、 石墨、金刚石、碳纤维、碳纳米管、巴基球等各种碳的形态。
本发明的氮化硼基陶瓷复合材料的优点如下 1、本发明制备方法的反应过程只需几分钟即可完成，极大地提高了生产效率，縮 短了生产周期，本发明的制备方法生产周期短； 2、本发明以价格低廉的碳化硼(B4C)为原料，以燃烧反应B4C+Si+2N2 = 4BN+SiC 为基础，燃烧合成氮化硼基复合陶瓷，且本发明需要很小的能量点火即可，可节约大量的能 源，极大并降低产品的成本，本发明的制备方法与现有氮化硼基陶瓷材料制备方法相比较 成本降低了 30% 50% ; 3、本发明的制备方法能够制作大尺寸的产品(直径为40 200mm、长度为50 1000mm);本发明方法利用原料自身强化学反应放热，不需要复杂的高温加热装置，合成反 应时间短，对冷却装置的要求较低，设备构造简单，大尺寸设备的制造、加工相对容易，且本 发明方法采用的是燃烧合成法，结合无包封的热等静压方法，不需要复杂的包封技术，同时 产品受力均匀，实现了大尺寸、复杂形状陶瓷的制备。 4、本发明的氮化硼基陶瓷复合材料性能优异。本发明方法的反应过程中温度很 高，可达到2000 3Q0(TC，同时实施高压的热等静压，无需添加低熔点的烧结助剂，本发明的氮化硼基陶瓷复合材料为纯陶瓷产品，无低熔点晶界相，高温性能突出，本发明的氮 化硼基陶瓷复合材料的使用温度可达250(TC以上；本发明的氮化硼基陶瓷复合材料具有 极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环数百次，产品无损坏；产品具有优良可加工性 能，采用不同机床均可以进行加工；本发明的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 150MPa，2000。C高温条件下的抗弯强度可达40 90MPa。
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 本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由20 % 80 %的碳化硼粉、5 % 70 %的硅粉和0 % 70 %的稀释剂粉末制成。
本实施方式中的碳化硼粉、硅粉均是在市场上购买得到的。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环数百次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 150MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
二 本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由30% 70%的碳化硼粉、20% 60%的硅粉和0% 60%稀释剂粉末制成。其它与具体实施方式
一相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 150MPa， 200(TC高温 的条件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
三本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由30% 60%的碳化硼粉、20% 50%的硅粉和20% 50%的稀释剂粉末制成。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
四本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由50%的 碳化硼粉、25%的硅粉和25%的稀释剂粉制成。其它与具体实施方式
一相同。
本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达71 145MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达50 90MPa。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四不同的是稀释剂粉为陶瓷类
稀释剂粉和/或金属类稀释剂粉制成。其它与具体实施方式
一至四相同。 本实施方式中稀释剂粉为混合物时，各种稀释剂粉间可按任意比混合。 具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是陶瓷类稀释剂粉是由
BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 ZrB2、 TiC、 TiN、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 Y203、|t
酸铝、莫莱石和1102中的一种或其中的几种组成。其它与具体实施方式
五相同。 本实施方式中陶瓷类稀释剂粉为混合物时，各种陶瓷类稀释剂粉间可按任意比混
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
五不同的是金属类稀释剂粉是由 Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、 Ir、 Rh、 Re、 0s、 Ru、 Hf和Ta中的一种或其中的几种组成。其它 与具体实施方式
五相同。 本实施方式中金属类稀释剂粉为混合物时，各种金属类稀释剂粉间可按任意比混合。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复合 材料按照重量百分比由66%的碳化硼粉、34%的硅粉制成。其它与具体实施方式
一至七相 同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环600次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 100MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达40 80MPa。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复合 材料按照重量百分比由63%的碳化硼粉、32%的硅粉和5%的氮化硼制成。其它与具体实 施方式一至七相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达80 120MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复合 材料按照重量百分比由53%的碳化硼粉、17%的硅粉和20%的氮化硼制成。其它与具体实 施方式一至七相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环330次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 115MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达40 70MPa。
具体实施方式
十一 本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复 合材料按照重量百分比由46%的碳化硼粉、24%的硅粉和30%的碳化硅制成。其它与具体 实施方式一至七相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环430次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达80 160MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达50 90MPa。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复
6合材料按照重量百分比由40%的碳化硼粉、20%的硅粉和40%的二硼化钛制成。其它与具 体实施方式一至七相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施方式的氮 化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环393次，产品无损 坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行 加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达76 150MPa，200(TC高温的条 件下抗弯强度可达60 90MPa。产品具有良好的导电性，可电加工，可用作导电陶瓷材料。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一至七不同的是氮化硼基陶瓷复 合材料按照重量百分比由53%的碳化硼粉、17%的硅粉和20%的氧化硅制成。其它与具体 实施方式一至七相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料产物主要成份为BN、 Si02、 SiC、 C，可耐 250(TC以上的高温；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室 温-100(TC冷热循环500次，产品无损坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可 加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强 度可达60 100MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 70MPa。
具体实施方式
十四本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照以下步骤制成一、 原料干燥按照重量百分比分别称取20% 80%的碳化硼粉、5% 70%的硅粉和0% 70%的释剂粉末，然后再将称取的原料分别置于80 15(TC的真空条件下，干燥8 12h ; 二、将干燥后原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨转速为100 200r/min，球磨时间为 12 24h，球料质量比为3 : 1 ;三、将球磨后的混合物装入橡胶袋或乳胶袋中，冷等静压成 型得到毛坯，压力为10 30MPa，毛坯的孔隙率35% 45% ;四、将毛坯放入通有循环水的 密闭压力容器中，然后充入氮气使密闭压力容器中的压强达到30 300MPa，点火，原料自 蔓延燃烧，即制备得到氮化硼基陶瓷复合材料。 本实施方式步骤一中的碳化硼粉、硅粉均是在市场上购买得到的。
本实施方式步骤一的真空干燥中真空度小于102Pa。本实施方式步骤三中所得到的毛坯直径为40 200mm、长度为50 1000mm。
本实施方式步骤四中的点火可采用Ni-Cr电阻丝，点火剂有很多种，简单的可采 用粒度小于300目纯Ti粉与碳黑的混合物，其中Ti粉与碳黑可按任意比混合。
本实施方式步骤四中的自蔓延燃烧记载于1999年郑仕远《山东陶瓷》上发表的一 篇名为《自蔓延燃烧法材料合成技术》的文章中。 本实施方式能够制作大尺寸(直径为40 200mm、长度为50 1000mm)的氮化硼 基陶瓷复合材料。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 数百次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
十四不同的是步骤一中按照重量 百分比称取30 % 70 %的碳化硼粉、20 % 60 %的硅粉和0 % 60 %的稀释剂粉末。其它步骤及参数与具体实施方式
十四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
十四不同的是步骤一中按照重量 百分比称取30 % 60%的碳化硼粉、20% 50%的硅粉和20 % 50%的稀释剂粉末。其 它步骤及参数与具体实施方式
十四相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
十四不同的是步骤一中按照重量 百分比称取54%的碳化硼粉、26%的硅粉和20%的氮化硼粉。其它步骤及参数与具体实施 方式十四相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 600次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达50 100MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 80MPa。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
十四至十七不同的是步骤一中的 稀释剂粉为陶瓷类稀释剂粉和/或金属类稀释剂粉。其它步骤及参数与具体实施方式
十四 至十七相同。 本实施方式中稀释剂粉为混合物时，各种稀释剂粉间可按任意比混合。 具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
十八不同的是陶瓷类稀释剂粉是
BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 ZrB2、 TiC、 TiN、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 Y203、|t
酸铝、莫莱石和1102中的一种或其中的几种组成。其它与步骤及参数具体实施方式
十八相同。 本实施方式中陶瓷类稀释剂粉为混合物时，各种陶瓷类稀释剂粉间可按任意比混合。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
十八不同的是金属类稀释剂粉是 由Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、Ir、Rh、Re、Os、Ru、Hf和Ta中的一种或其中的几种组成。其 它与步骤及参数具体实施方式
十八相同。 本实施方式中金属类稀释剂粉为混合物时，各种金属类稀释剂粉间可按任意比混合。
具体实施方式
二十一 本实施方式与具体实施方式
十四不同的是氮化硼基陶瓷复 合材料按照以下步骤制成一、原料干燥按照重量百分比分别称取20% 80%的碳化硼 粉、5% 70%的硅粉和0% 70%的释剂粉末，然后再将称取的原料分别置于IO(TC的真 空条件下，干燥10h ;二、将干燥后原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨转速为150r/min， 球磨时间为20h，球料质量比为3 : 1 ;三、将球磨后的混合物装入橡胶袋或乳胶袋中，冷等 静压成型得到毛坯，压力为25MPa，毛坯的孔隙率40%;四、将毛坯放入通有循环水的密闭压 力容器中，然后充入氮气使密闭压力容器中的压强达到lOOMPa，点火，原料自蔓延燃烧，即 制备得到氮化硼基陶瓷复合材料。 本实施方式步骤一中的碳化硼粉、硅粉均是在市场上购买得到的。
本实施方式步骤一的真空干燥中真空度小于102Pa。 本实施方式步骤四中的点火可采用Ni-Cr电阻丝，点火剂有很多种，简单的可采 用粒度小于300目纯Ti粉与碳黑的混合物，其中Ti粉与碳黑可按任意比混合。
本实施方式步骤四中的自蔓延燃烧记载于1999年郑仕远《山东陶瓷》上发表的一 篇名为《自蔓延燃烧法材料合成技术》的文章中。 本实施方式能够制作大尺寸(直径为40 200mm、长度为50 1000mm)的氮化硼 基陶瓷复合材料。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 数百次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
二十二 本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取66%的碳化硼粉、34%的硅粉。其它与步骤及参数具体实施方式
二十一相 同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达70 100MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 80MPa。
具体实施方式
二十三本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取63%的碳化硼粉、32%的硅粉和5%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达80 150MPa， 2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 90MPa。
具体实施方式
二十四本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取59%的碳化硼粉、31%的硅粉和10%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 600次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达70 130MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 80MPa。
具体实施方式
二十五本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取53%的碳化硼粉、17%的硅粉和20%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 500次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达70 120MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 80MPa。
具体实施方式
二十六本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取46 %的碳化硼粉、24%的硅粉和30 %的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达70 110MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 80MPa。
具体实施方式
二十七本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取40 %的碳化硼粉、20 %的硅粉和40 %的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 100MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 70MPa。
具体实施方式
二十八本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取33%的碳化硼粉、17%的硅粉和50%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 500次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 90MPa， 2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 70MPa。
具体实施方式
二十九本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取26%的碳化硼粉、14%的硅粉和60%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 500次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 90MPa， 2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 70MPa。
具体实施方式
三十本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照重 量百分比称取75%的碳化硼粉、25%的硅粉和30%的氮化硼。其它与步骤及参数具体实施 方式二十一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环600次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达70 110MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达50 80MPa。
具体实施方式
三十一 本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取75%的碳化硼粉、25%的硅粉。其它与步骤及参数具体实施方式
二十一相 同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
三十二 本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取50%的碳化硼粉、50%的硅粉。其它与步骤及参数具体实施方式
二十一相 同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 500次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达80 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 90MPa。
具体实施方式
三十三本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取20 80%的碳化硼粉、5 70%的硅粉和5% 60%的稀释剂粉。其它与 步骤及参数具体实施方式
二十一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐2500°C以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 300次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 90MPa。
具体实施方式
三十四本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取40 %的碳化硼粉、20 %的硅粉和40 %的氮化铝。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施 方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环 400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能， 采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度 可达60 140MPa， 2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 80MPa。
具体实施方式
三十五本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照 重量百分比称取46 %的碳化硼粉、24%的硅粉和40 %的碳化硅。其它与步骤及参数具体实 施方式二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 130MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 80MPa。
具体实施方式
三十六本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照重量百分比称取53%的碳化硼粉、17%的硅粉和20%的氧化硅。其它与步骤及参数具体实施方式
二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 120MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达70 90MPa。
具体实施方式
三十七本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照重量百分比称取40%的碳化硼粉、20%的硅粉和40%的二硼化钛。其它与步骤及参数具体实施方式
二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达60 150MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 90MPa。
具体实施方式
三十八本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照重量百分比称取33%的碳化硼粉、17%的硅粉和50%的二硼化钛。其它与步骤及参数具体实施方式
二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达80 130MPa，2000。C高温的条件下抗弯强度可达40 80MPa。
具体实施方式
三十九本实施方式与具体实施方式
二十一不同的是步骤一中按照重量百分比称取26%的碳化硼粉、14%的硅粉和60%的二硼化钛。其它与步骤及参数具体实施方式
二i^一相同。 本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-100(TC冷热循环400次，产品无损坏；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式制作得到的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达90 130MPa， 2000。C高温的条件下抗弯强度可达60 80MPa。
具体实施方式
四十本实施方式氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由63%
的碳化硼粉、32%的硅粉和5%的SiC晶须制成。其它与具体实施方式
一相同。 本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料可耐250(TC以上的高温；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有极其优良的抗热震性，室温-IOO(TC冷热循环500次，产品无损坏；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料具有优良可加工性能，采用不同机床均可以进行加工；本实施方式的氮化硼基陶瓷复合材料的抗弯强度可达100 160MPa，200(TC高温的条件下抗弯强度可达70 90MPa。
权利要求
氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于氮化硼基陶瓷复合材料按照重量百分比由30％～70％的碳化硼粉、5％～70％的硅粉和0％～70％的稀释剂粉末制成。
2. 根据权利要求1所述的氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于氮化硼基陶瓷复合材料 按照重量百分比由30% 70%的碳化硼粉、20% 60%的硅粉和0% 60%稀释剂制成。
3. 根据权利要求1或2所述的氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于稀释剂粉为陶瓷类 稀释剂粉和/或金属类稀释剂粉。
4. 根据权利要求3所述的氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于陶瓷类稀释剂粉是由 BN、 A1N、 SiC、 HfC、 C、 ZrC、 ZrB2、 TiC、 TiN、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 Ca0、 MgO、 Si02、 Y203、|t 酸铝、莫莱石和Ti02中的一种或其中的几种组成。
5. 根据权利要求3所述的氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于金属类稀释剂粉是由 Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、 Ir、 Rh、 Re、 0s、 Ru、 Hf和Ta中的一种或其中的几种组成。
6. 氮化硼基陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于氮化硼基陶瓷复合材料按照以下步 骤制成一、原料干燥按照重量百分比分别称取20% 80%的碳化硼粉、5% 70%的硅 粉和0% 70%的释剂粉末，然后再将称取的原料分别置于80 150°C的真空条件下，干燥 8 12h ;二、将干燥后原料放入球磨机中进行球磨混合，球磨转速为100 200r/min，球磨 时间为12 24h，球料质量比为3 : 1 ;三、将球磨后的混合物装入橡胶袋或乳胶袋中，冷等 静压成型得到毛坯，压力为10 30MPa，毛坯的孔隙率35% 45% ;四、将毛坯放入通有循 环水的密闭压力容器中，然后充入氮气使密闭压力容器中的压强达到30 300MPa，点火， 原料自蔓延燃烧，即制备得到氮化硼基陶瓷复合材料。
7. 根据权利要求6所述的氮化硼基陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中按 照重量百分比称取30% 70%的碳化硼粉、10% 60%的硅粉和0% 60%稀释剂。
8. 根据权利要求6或7所述的氮化硼基陶瓷复合材料，其特征在于稀释剂粉为陶瓷类 稀释剂粉和/或金属类稀释剂粉。
9. 根据权利要求8所述的氮化硼基陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于陶瓷类稀释 剂粉是由BN、 A1N、 SiC、 Hf C、 C、 ZrC、 ZrB2、 TiC、 TiN、 Si3N4、 MoSi2、 A1203、 Zr02、 CaO、 MgO、 Si02、 ￥203、钛酸铝、莫莱石和Ti02中的一种或其中的几种组成。
10. 根据权利要求8所述的氮化硼基陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于金属类稀 释剂粉是由Ni、W、Cr、Co、Fe、Cu、V、Pd、 Ir、 Rh、 Re、 Os、 Ru、 Hf和Ta中的一种或其中的几种 组成。
全文摘要
氮化硼基陶瓷复合材料及其制备方法，它涉及一种氮化硼基陶瓷材料及其制备方法。本发明解决了现有氮化硼基陶瓷材料制备中存在的成本高、生产周期长以及制作大尺寸的产品困难的问题。本发明氮化硼基陶瓷复合材料由碳化硼粉、硅粉和稀释剂粉制成。方法一、原料干燥；二、球磨混合；三、制作毛坯；四、毛坯自蔓延燃烧，即得到氮化硼基陶瓷复合材料。本发明的方法生产周期短，成本低，能够实现大尺寸产品的制作。
文档编号C04B35/515GK101734917SQ20091007341
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者赫晓东, 郑永挺 申请人:哈尔滨工业大学