一种al2o
3-bn复相陶瓷及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及陶瓷材料技术领域，更具体的说是涉及一种al2o
3-bn复相陶瓷及其制备方法。
背景技术：
2.氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨、耐高温、耐腐蚀、高的电锯圆形与低的介电损耗等特点，是用来制作多种高强度、耐磨损、耐高温等性能陶瓷部件的基础材料。但是，氧化铝陶瓷同时具有高脆弱性和均匀性性差等缺点，影响了陶瓷零部件的工作可靠性和使用安全性。同时，由于氧化铝陶瓷的强度高，硬度大以及脆性，其难以机械加工，进而造成加工成本非常高，且成品率较低，从而进一步限制了其应用范围。
3.六方氮化硼具有高热导率，优异的热震性以及好的耐高温性能和电绝缘性能，同时又具有优异透波性能，六方氮化硼一个最显著的特点是易机械加工，其能够对氧化铝陶瓷的性质产生互补，但现有技术中还没有将六方氮化硼与氧化铝陶瓷复合的相应技术与陶瓷产品。
4.因此，如何提供一种具有良好的可机械加工性能的氧化铝-氮化硼复相陶瓷及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
5.有鉴于此，本发明提供了一种具有良好抗热震性能、耐高温，且具有良好的可机械加工性能的al2o
3-bn复相陶瓷及其制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种al2o
3-bn复相陶瓷，包括以下重量份数的原料：bn 30-50份、al2o
3 50-70份、y2o
3 0.1-0.2份、cao 0.2-0.3份和mgo 0.2-0.3份。
8.优选的，包括以下重量份数的原料：bn 40份、al2o
3 60份、y2o
3 0.1份、cao 0.2份和mgo 0.2份。
9.一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
10.(1)按照上述al2o
3-bn复相陶瓷材料原料的重量份称取各原料；
11.(2)将原料混合球磨得粉料，然后将粉料进行冷压造粒得颗粒，再将颗粒装入模具进行热压烧结成型，出模得到al2o
3-bn复相陶瓷材料。
12.优选的，所述热压烧结成型包括以下步骤：
13.1)将颗粒装入模具转移至真空炉内，先将真空炉抽真空至-0.1mpa，然后将真空炉从室温以15℃/min升温至1400℃，再向真空炉内充入n2并加压至-0.05mpa；
14.2)以10℃/min升温至1500℃，然后以8℃/min升温至1550℃，再以5℃/min升温至1600℃，并加压至5mpa，保温保压30min；
15.3)以3℃/min升温至1850℃，并加压至30mpa，保温保压60min后，卸压并自然降温至室温，最后进行出模得所述al2o
3-bn复相陶瓷材料。
16.优选的，所述步骤(2)中，球磨至粉料的粒径为6-8微米。
17.优选的，所述步骤(2)中，模具为碳纤维模具。
18.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种al2o
3-bn复相陶瓷及其制备方法，本发明中得到的al2o
3-bn复相陶瓷抗热震性较好，与单纯的al2o3陶瓷性能相比其性能更加优异，并且本发明中的al2o
3-bn复相陶瓷可以根据图纸要求进行机械加工，进而有利于扩大氧化铝复相陶瓷的应用范围，有利于工业化推广。
具体实施方式
19.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
21.一种al2o
3-bn复相陶瓷，其原料重量份数为：
[0022][0023][0024]
一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
将上述质量百分比的原料混合后球磨10小时，过200目筛，得到混合原料，然后利用等静压机对混合原料进行造粒，形成粒度≤5mm的颗粒，再将原料颗粒装模，并进行热压烧结成型。
[0026]
其中，热压烧结成型包括以下步骤：从室温以15℃/min升至1400℃，开始充n2，并在n2环境下10℃/min的速率升温至1500℃，再以8℃/min的速率升温至1550℃，然后以5℃/min升温至1600℃，并加压至5mpa，升温及加压完成后，保温保压30min，再以3℃/min升至1850℃，并加压至30mpa，再次保温保压60min后，卸压自然降温至室温，并出模，即得到al2o
3-bn复相陶瓷。
[0027]
对上述al2o
3-bn复相陶瓷进行性能测试测试，最终测得其密度为2.60g/cm3，采用里氏硬度计测得里氏硬度为692，采用三点弯曲法测得抗弯强度为165mpa，热膨胀系数为3.6
×
10-6
/k，由室温加热至1000℃，水冷40次不破裂。
[0028]
实施例2
[0029]
一种al2o
3-bn复相陶瓷，其原料重量份数为：
[0030][0031]
一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0032]
将上述质量百分比的原料混合后球磨9小时，过170目筛，得到混合原料，然后利用等静压机对混合原料进行造粒，形成粒度≤5mm的颗粒，再将原料颗粒装模，并进行热压烧结成型。
[0033]
其中，热压烧结成型包括以下步骤：从室温以12℃/min升至1405℃，开始充n2，并在n2环境下9℃/min的速率升温至1495℃，再以7.5℃/min的速率升温至1545℃，然后以4.5℃/min升温至1595℃，并加压至4mpa，升温及加压完成后，保温保压35min，再以2.5℃/min升至1855℃，并加压至25mpa，再次保温保压65min后，卸压自然降温至室温，并出模，即得到al2o
3-bn复相陶瓷。
[0034]
对上述al2o
3-bn复相陶瓷进行性能测试测试，最终测得其密度为58g/cm3，采用里氏硬度计测得里氏硬度为690，采用三点弯曲法测得抗弯强度为160mpa，热膨胀系数为3.7
×
10-6
/k，由室温加热至1000℃，水冷40次不破裂。
[0035]
实施例3
[0036]
一种al2o
3-bn复相陶瓷，其原料重量份数为：
[0037][0038]
一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
将上述质量百分比的原料混合后球磨11小时，过230目筛，得到混合原料，然后利用等静压机对混合原料进行造粒，形成粒度≤5mm的颗粒，再将原料颗粒装模，并进行热压烧结成型。
[0040]
其中，热压烧结成型包括以下步骤：从室温以18℃/min升至1395℃，开始充n2，并在n2环境下以11℃/min的速率升温至1505℃，再以8.5℃/min的速率升温至1555℃，然后以5.5℃/min升温至1605℃，并加压至6mpa，升温及加压完成后，保温保压25min，再以3.5℃/min升至1845℃，并加压至35mpa，再次保温保压65min后，卸压自然降温至室温，并出模，即得到al2o
3-bn复相陶瓷。
[0041]
对上述al2o
3-bn复相陶瓷进行性能测试测试，最终测得其密度为62g/cm3，采用里氏硬度计测得里氏硬度为694，采用三点弯曲法测得抗弯强度为163mpa，热膨胀系数为3.58
×
10-6
/k，由室温加热至1000℃，水冷40次不破裂。
[0042]
实施例4
[0043]
一种al2o
3-bn复相陶瓷，其原料重量份数为：
[0044][0045]
一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
将上述质量百分比的原料混合后球磨9.5小时，过180目筛，得到混合原料，然后利用等静压机对混合原料进行造粒，形成粒度≤5mm的颗粒，再将原料颗粒装模，并进行热压烧结成型。
[0047]
其中，热压烧结成型包括以下步骤：从室温以13℃/min升至1400℃，开始充n2，并在n2环境下9.5℃/min的速率升温至1500℃，再以8℃/min的速率升温至1550℃，然后以5℃/min升温至1600℃，并加压至5mpa，升温及加压完成后，保温保压30min，再以3℃/min升至1850℃，并加压至30mpa，再次保温保压60min后，卸压自然降温至室温，并出模，即得到al2o
3-bn复相陶瓷。
[0048]
对上述al2o
3-bn复相陶瓷进行性能测试测试，最终测得其密度为59g/cm3，采用里氏硬度计测得里氏硬度为693，采用三点弯曲法测得抗弯强度为165mpa，热膨胀系数为3.6
×
10-6
/k，由室温加热至1000℃，水冷40次不破裂。
[0049]
实施例5
[0050]
一种al2o
3-bn复相陶瓷，其原料重量份数为：
[0051][0052]
一种al2o
3-bn复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0053]
将上述质量百分比的原料混合后球磨10.5小时，过210目筛，得到混合原料，然后利用等静压机对混合原料进行造粒，形成粒度≤5mm的颗粒，再将原料颗粒装模，并进行热压烧结成型。
[0054]
其中，热压烧结成型包括以下步骤：从室温以17℃/min升至1400℃，开始充n2，并在n2环境下11℃/min的速率升温至1500℃，再以8.5℃/min的速率升温至1550℃，然后以4.5℃/min升温至1600℃，并加压至6mpa，升温及加压完成后，保温保压25min，再以3.5℃/min升至1855℃，并加压至35mpa，再次保温保压55min后，卸压自然降温至室温，并出模，即得到al2o
3-bn复相陶瓷。
[0055]
对上述al2o
3-bn复相陶瓷进行性能测试测试，最终测得其密度为61g/cm3，采用里
氏硬度计测得里氏硬度为695，采用三点弯曲法测得抗弯强度为168mpa，热膨胀系数为3.5
×
10-6
/k，由室温加热至1000℃，水冷40次不破裂。
[0056]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0057]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。