为5 °C/min。气氛为Ne气，烧结后得到致密度97.5 %的复相陶瓷材料，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅= 40:60(体积比)。
[0027]实施例3
将300g平均粒径为2微米，纯度为99 %碳化硼粉体，800g平均粒径为200微米，纯度99.99%Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在H2气、20°C/min条件下，升温到1650°C保温2小时，降温速率20°C/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/HN03/HC1中48小时，酸洗5次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗2次、4次和5次。真空干燥后，粉体与Iwt % 0.2微米的炭黑和3wt % 0.4微米AlN在酒精中混合，经干燥和过筛后。将粉体置于磨具进行热压烧结，温度制度为:升温速率为15°C/min，烧结温度为2200°C，保温2小时，降温速率为10°C/min。气氛为Ar/5wt%H2气。施加的压力为20MPa。烧结后得到致密度98.0%的复相陶瓷材料，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅= 90:10(体积比)。图3为陶瓷断面的扫描电镜图片。
[0028]实施例4
将350g平均粒径为20微米，纯度为99%碳化硼粉体，810g平均粒径为500微米，纯度99.99%Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在真空、20°C/min条件下，升温到1850°C保温I小时，降温速率20°C/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/HN03/HC1中42小时，酸洗3次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、5次和3次。真空干燥后，粉体与2wt % 0.15微米的炭黑和2wt % 0.45微米Y2O3在酒精中混合，经干燥和过筛后。将粉体置于磨具进行热压烧结，温度制度为:升温速率为l°C/min，烧结温度为1700°C，保温24小时，降温速率为50°C/min。气氛为Ar/5wt%H2气。施加的压力为lOOMPa。烧结后得到致密度的陶瓷材料99.2%，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅=55:45(体积比)。
[0029]实施例5
将500g平均粒径为100微米，纯度为97 %碳化硼粉体，500g平均粒径为40微米，纯度99.99%Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在Ne气、50°C/min条件下，升温到1750°C保温7小时，降温速率50°C/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/HN03/HC1中48小时，酸洗3次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗5次、4次和5次。真空干燥后，粉体与2wt % 0.1微米的炭黑和3wt % 0.25微米的Al2O3在酒精中混合。经干燥和过筛后，将粉体置于磨具进行热等静压烧结，温度制度为:升温速率为50°C/min，烧结温度为2300 0C，保温I小时，降温速率为rCmin。气氛为Ar气。施加的压力为5MPa。烧结后得到致密度97.8%的陶瓷材料，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅=65:35(体积比)。
[0030]实施例6
将490g平均粒径为40微米，纯度为99 %碳化硼粉体，210g平均粒径为200微米，纯度99.99% Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在真空、I °C/min条件下，升温到1650°C保温2小时，降温速率rC/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/HN03中72小时，酸洗4次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗2次、4次和5次。冷冻干燥后，粉体与3wt % 0.3微米的T12、2wt %酚醛树脂在酒精中混合，经干燥和过筛后，进行干压-等静压成型。在100tC真空条件下脱粘，随后样品进行无烧结，温度制度为:升温速率为50°C/min，烧结温度为1800°C，保温24小时，降温速率为5°C/min。气氛为Ar/5wt%H2气。烧结后得到致密度99.0%的陶瓷材料采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化娃=70:30(体积比)。
[0031 ] 实施例7
将600g平均粒径为60微米，纯度为99 %碳化硼粉体，800g平均粒径为200微米，纯度99.99%Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在Ar气、20°C/min条件下，升温到2000°C保温2小时，降温速率20°C/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/H2SOVHCl中48小时，酸洗4次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、5次和5次。真空干燥后，粉体与Iwt % 0.2微米的石墨、3wt % 0.2微米的AlN在酒精中混合，进行干燥和过筛。随后干压-等静压成型，无压烧结，温度制度为:升温速率为10°C/min，烧结温度为21500C，保温1.5小时，降温速率为500C/min。气氛为Ar气。烧结后得到致密度98.3 %的陶瓷材料采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅:碳化硼= 50:45:5(体积比)。
[0032]实施例8
将400g平均粒径为80微米，纯度为99 %碳化硼粉体，300g平均粒径为200微米，纯度99.99%Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在H2气、20°C/min条件下，升温到1800°C保温2小时，降温速率20°C/min。将粉体进行砂磨，随后将粉体置于HF/HN03/HC1中45小时，酸洗3次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗5次、2次和5次。真空干燥后，粉体与Iwt %的液态酚醛树脂、3wt % 0.4微米Al4C3、有机添加剂在酒精中混合，经挤出成型后，在100tC、Ar条件下脱粘。完毕后进行无压烧结，温度制度为:升温速率为25°C/min，烧结温度为2100°C，保温3小时，降温速率为5°C/min。气氛为Ne气。烧结后得到致密度98.2%的陶瓷材料，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅:碳化硼= 42:48:10(体积比)。
[0033]实施例9
将10g平均粒径为5微米，纯度为98.5 %碳化硼粉体，900g平均粒径为I毫米，纯度99.999 % Si粉在去离子水中进行强力搅拌混合，混合均匀并干燥后，在Ne气、IV /min条件下，升温到1900°C保温0.5小时，降温速率50°C/min。将粉体进行高速球磨，随后将粉体置于HF/HC1中32h，酸洗5次。过滤后，粉体在去离子水、酒精和甲醇中，依次清洗3次、3次和3次。冷冻干燥后，粉体与0.5wt%0.3微米CrB2、有机添加剂在酒精中均匀混合，随后进行流延成型。成型的片材经干燥和1200°C脱粘后，置于碳管炉进行无压烧结，温度制度为:升温速率为30 0C /min，烧结温度为2300 °C，保温I小时，降温速率为I °C /min，烧结气氛为Ne气。烧结后得到致密度97.9%的陶瓷材料，采用扫描电镜统计分析表明，复相陶瓷中类碳化硼:碳化硅=68:42(体积比)。
【主权项】
1.类碳化硼相-碳化硅或类碳化硼相-碳化硅-碳化硼复相陶瓷，其特征在于，所述复相陶瓷包括由碳化硼和Si粉高温反应形成的类碳化硼相和碳化硅相，所述类碳化硼相的化学组成为B12(B，C，Si)3，所述复相陶瓷中类碳化硼相的体积分数为40?90%。2.根据权利要求1所述的复相陶瓷，其特征在于，所述复相陶瓷还包括碳化硼相，所述复相陶瓷中碳化硼相的体积分数为O?10%。3.根据权利要求1或2所述的复相陶瓷，其特征在于，所述复相陶瓷的密度为2.55?3.00 g/cm3 ο4.一种权利要求1?3中任一项所述的复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括: 配制碳化硼10?90wt%，Si粉90?10wt%，各组分质量百分比和为100%，均勾混合并干燥，将所得产物在惰性气氛、还原性气氛或真空气氛中，以I?50°C/min的升温速率升温到1410?210 O °C，保温时间为0.5?12小时，优选0.5?7小时，以I?50 °C /分钟降温速率降至室温或随炉冷却至室温； 将所得粉体经过高能球磨或砂磨，而后进行酸洗2?5次，酸洗后按顺序进行离子水、酒精、甲醇各清洗2?5次，待烘干后即可得到高纯的复相陶瓷粉体； 将所得复相陶瓷粉体与烧结助剂混合，经成型得到陶瓷坯体； 所得陶瓷坯体低温脱粘后，烧结制得所述复相陶瓷。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硼纯度在95wt%以上，平均粒径范围为0.1?100微米，优选0.1微米，Si粉纯度在99%以上，平均粒径范围为I微米?I毫米，优选I微米。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗所用的酸为HF夕卜、还有H2SO4、HNO3、和HCl中的至少一种。7.根据权利要求4?6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳的有机前驱体、金属的碳化物、硼化物、氮化物、硅化物和氧化物中的至少一种，与所述烧结助剂与复相陶瓷粉体质量比为(0.001?0.05):1。8.根据权利要求4?7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述脱粘是在真空气氛或惰性气氛下进行，温度为900?1200°C。9.根据权利要求4?8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述坯体的烧结方式为高温无压烧结、热压烧结或等静压烧结;所述高温无压烧结的工艺参数为:以I?50 °C/min升温速率升温至1800?23000C，保温时间为I?24小时，以I?50°C/min降温速率降至室温或随炉冷却至室温;所述热压烧结的工艺参数为:压力范围5?100 MPa，以I?50°C/min升温速率升温至1700?23000C，保温时间为I?24小时，以I?50°C/min降温速率降至室温或随炉降温;所述等静压烧结的工艺参数为:压力范围5?100 MPa，以I?50°C/min升温速率升温至1700?23000C，保温时间为I?24小时，以I?50°C/min降温速率降至室温或随炉冷却至室温O10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述坯体的烧结氛围为惰性气氛或还原性气氛。
【专利摘要】本发明涉及了类碳化硼相-碳化硅或类碳化硼相-碳化硅-碳化硼复相陶瓷材料及其制备方法，所述复相陶瓷包括由碳化硼和Si粉高温反应形成的类碳化硼相和碳化硅相，所述类碳化硼相的化学组成为B12(B,C,Si)3，所述复相陶瓷中类碳化硼相的体积分数为40～90%。本发明以碳化硼和Si粉为原料，高温反应生成碳化硅粉体和类碳化硼粉体，再经烧结制得含有碳化硅相和类碳化硼相的复相陶瓷，即类碳化硼相-碳化硅复相陶瓷材料，类碳化硼的晶格参数接近碳化硼，然后其比碳化硼更容易烧结，从而本发明提供的复相陶瓷兼具有碳化硼、碳化硅的优异性能，且易烧结，致密度高。
【IPC分类】C04B35/573, C04B35/563
【公开号】CN105622102
【申请号】CN201510963722
【发明人】李晓光, 余明先, 张景贤, 姚秀敏, 陈忠明, 刘学建, 黄政仁, 江东亮
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月18日