8] 5)将上述成型体放入烧结炉中，抽真空或通入一定保护气氛，按5~15°C/min的 升溫速率分别升溫到700°C~1200°C，保溫1~化，即获得棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷烧 结体。
[0039] 具体实施例的棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷，其组成如表1所示：
[0040] 表1本发明棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的组成及烧结工艺条件
[0042] 棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷制备方法，包括下述步骤：先将Si化、Bz化、化2〇、h-BN 按表1所示组成称量混合，放入球磨机中进行湿混，之后干燥、过筛、造粒，得到均匀的混合 粉末。对得到的粉体进行预压，得到统一尺寸生巧，再进行冷等静压，压力为120MPa，保压 3min。排胶时第一阶段按360°CA的升溫速率升溫到200°C，保溫化；第二阶段按5°CA 的升溫速率升溫到450°C，保溫化。然后将上述成型体放入烧结炉中，抽真空，按10°C/min 的升溫速率分别升溫到750°C-850°C，保溫化，即获得棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷烧结 体。
[0043] 上述成型体的烧结溫度，在真空状态下升溫至750°C-850°C。溫度过低，不能形成 有效玻璃相，剥离效果不明显，溫度过高，出现过烧的现象，产生气泡，影响样品性能。升溫 速率最好控制在5-30°C/min,过快会造成巧体开裂，过低又会降低生产效率。保溫时间最 好在1-5小时，小于1小时，玻璃相不能对h-BN颗粒进行充分剥离，高于5小时，显微结构 变化不大，造成能源浪费。 W44] 在表1所示的实施例1~8中，h-BN含量为5wt%~20wt%，含量过多，液相剥离 效果不明显，含量过少则会造成观察困难。
[0045] 此外，h-BN采用预氧化处理工艺，在其表面包覆一定厚度氧化层，表面氧化层参与 形成棚娃酸盐玻璃相，对h-BN的剥离效果更明显。
[0046] 氧化娃Si〇2是主要的玻璃形成体，W娃氧四面体[SiOJ的结构单元形成不规则的 连续网络，成为玻璃骨架，含量一般为50%~80%。含量较高时，需要较高烙化溫度，而且 可能导致析晶。
[0047] 氧化棚B203也是玻璃形成体，W棚氧S角体怔03]和棚氧四面体怔〇4]作为结构单 元，在棚娃酸盐玻璃中与娃氧四面体共同组成结构网络，含量一般为10~30%。加入量过 高时，怔〇3]增多，出现棚反常现象。
[0048] 氧化钢NazO是玻璃网络外体氧化物，提供游离氧使玻璃结构中的0/Si比值增加， 发生断键，降低玻璃黏度。同时也能增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳 定性和机械强度，因此不能引入太多，一般含量为5 %~20 %。
[0049] 对上述方法所制备棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷测定室溫下的=点弯曲强度。计 算烧结前后的收缩率，并根据阿基米德法测定开气孔率，计算相对致密度。扫描电子显微镜 在试样断面上观察显微组织。收缩率、开气孔率、相对致密度及强度等性能如表2所示。
[0050] 表2本发明棚娃酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的性能汇总
[0053] 由表2可W看出，随h-BN渗杂量的增加，烧结体收缩率逐渐变小，运是由于h-BN 卡房结构阻碍烧结体的收缩，渗杂量越大，收缩率越小。开气孔率在23% -31%之间，相对 致密度在75% -88%之间，运是由于棚娃酸盐玻璃相的形成过程伴随着NazO等组分的挥 发，使得烧结体出现大量气孔，但总体而言相对致密度较高。因此弯曲强度随h-BN渗杂量 的增加而呈现递减趋势。
[0054] 棚娃酸盐玻璃对h-BN的液相剥离主要取决于棚娃酸盐玻璃相的粘度。在合适的 溫度范围内，溫度越高，棚娃酸盐的粘度越低，流动性越大，对h-BN的剥离效果越明显。参 见图1、图2及图3,对比3张沈M图可看出，相对于750°C，在850°C烧结的复相陶瓷中h-BN 的颗粒尺寸更小，且分散性更好。
[0055] 综上所述，本发明利用玻璃相所产生的剪切力及其原位剥离作用实现h-BN的原 位纳米化，优化了氮化棚纳米复相陶瓷的制备方法。本发明得到的氮化棚纳米复相陶瓷可 广泛应用于冶金、化工、机械、电子、原子能、宇宙航行等军事工程科学技术和工业生产中， 具有广阔的应用前景。
【主权项】
1. 一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 以质量百分比计，取50 %~80 %的氧化硅、10 %~30 %的氧化硼及5 %~20 %的氧 化钠作为硼硅酸盐玻璃原材料，然后掺入硼硅酸盐玻璃原材料总质量5 %~30 %的h-BN， 混合均匀，制得混合粉末； 2) 将混合粉末干燥、过筛后称重，加入混合粉末质量0. 3%~1%的PVA溶液和混合粉 末质量〇. 1%~〇. 2%的甘油进行造粒，经研磨、预压后粉碎、过筛，制得粒径均勾的球形颗 粒； 3) 将步骤2)制得的球形颗粒模压成型后，经冷等静压，得到坯体； 4) 将坯体排胶后，制得成型体； 排胶时分两阶段进行升温处理：第一阶段以360°C /h的升温速率升温到180~250°C， 保温0. 5~2h ;第二阶段以5~10°C /h的升温速率升温到400~500°C，保温2~4h ; 5) 在真空或保护气氛下，将成型体以5~15 °C /min的升温速率升温到700 °C~ 1200°C，保温1~5h，制得硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷烧结体。2. 根据权利要求1所述的一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤2)研磨时间为10~20min。3. 根据权利要求1所述的一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤2)中干燥后的混合粉末过200目筛；研磨、预压后粉碎过40目筛，制得粒径均匀的球 形颗粒。4. 根据权利要求1所述的一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤3)冷等静压是在100~200MPa的压力下，保压1~5min。5. 根据权利要求1所述的一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤4)所述的排胶是在空气炉中进行。6. 根据权利要求1所述的一种硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤5)是在烧结炉中对成型体进行保温处理。7. 采用权利要求1~6中任意一项所述方法制得的硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷。8. 根据权利要求7所述的硼硅酸盐玻璃A-BN复相陶瓷，其特征在于，h-BN是表面被 氧化硼包覆的h-BN，h-BN表面的氧化硼参与生成硼硅酸盐玻璃相。
【专利摘要】本发明公开了一种硼硅酸盐玻璃/h-BN复相陶瓷及其制备方法，属于陶瓷制备技术领域。按质量百分比，准备氧化硅50％～80％，氧化硼10％～30％，氧化钠5％～20％，之后加入0～30wt％的h-BN。混合得到混合粉末，放入烘箱干燥、之后进行造粒。对得到的粉体进行预压，得到生坯，再进行冷等静压处理，之后将生坯放入空气炉排胶，制得成型体，将上述成型体放入烧结炉中，抽真空或通入一定保护气氛，升温到700℃～1200℃保温1～5h，获得硼硅酸盐玻璃/h-BN复相陶瓷烧结体。本发明利用玻璃相所产生的剪切力及其原位剥离作用实现h-BN的原位纳米化，优化了氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法。制得的氮化硼纳米复相陶瓷可广泛应用于冶金、化工、机械、电子、原子能、宇宙航行等军事工程科学技术和工业生产中。
【IPC分类】C03C14/00
【公开号】CN105236753
【申请号】CN201510514245
【发明人】史忠旗, 李晓丹, 李永锋, 金汉 , 乔冠军
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月20日