一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及氧化铝复合材料制备，具体涉及一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、氮化硼增韧氧化物基复合材料，主要是氧化铝或莫来石基体，已被考虑用于天线罩的应用。六方氮化硼(石墨结构，c6/mmc)第二相的存在通过微裂纹和裂纹-颗粒相互作用机制提高了复合材料的断裂韧性。六方氮化硼薄片具有易解理面，与基体的弹性和热失配会产生高的局部残余应力，从而提供裂纹-颗粒相互作用和微裂纹的可能性。加入六方氮化硼后，复合材料的杨氏模量和热膨胀率降低，断裂韧性提高，抗热震性能也得到了改善。

2、在此之前，这些材料是通过单轴热压将机械混合的氧化铝和/或二氧化硅粉末与六次方bn制备的。片状bn颗粒在单轴热压过程中具有高度的取向性，复合材料具有较强的各向异性。这种材料的各向异性有一些有利的影响，但在制备和应用中也出现了一些问题。例如，在制备过程中，两种或多种性质大不相同的陶瓷粉末均匀混合是困难的。在应用中，由于复合材料的力学性质具有各向异性，限制了其在某些对力学性能要求高的环境中的应用。

3、如何使用简单的工艺制备一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料是本领域急需解决的问题。

技术实现思路

1、解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料及其制备方法，利用硼源和氮化铝在烧结过程中进行原位反应生成氮化硼，形成均匀的微观组织，且氮化硼在基体中分布没有各向异性，由于氮化硼是在烧结过程中一步生成的，该过程工艺简便、可控，并具有制备温度低的特点，且可制备出不同形状和大小的复合材料，可应用于制备高性能各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料及其应用领域。

2、技术方案：一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，步骤如下：

3、步骤一、混合硼源和氮化铝粉末；

4、步骤二、干压成型；

5、步骤三、烧结制备以氮化硼均匀分布的各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料。

6、作为优选，所述步骤一中硼源为硼酸和氧化硼中的至少一种。

7、作为优选，所述步骤一中硼源和氮化铝粉末的质量比为32～80：20～68。

8、作为优选，所述步骤一中混合硼源和氮化铝粉末时，将硼源和氮化铝粉末在球磨机中进行球干磨或湿磨混合1-6h。

9、作为优选，球磨机球磨时温度不超过200℃，当采用湿磨时，溶剂为己烷，湿磨后将浆料进行干燥过筛后成型。

10、作为优选，所述过筛的筛网为200目。

11、作为优选，所述步骤二中干压成型具体如下：压制压力为20-40mpa，保压时间5-10min。

12、作为优选，所述步骤三中烧结温度1800℃，烧结时间1-6h。

13、基于上述方法制备的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料。

14、有益效果：(1)本发明制备的各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料，利用硼源和氮化铝在烧结过程中进行原位反应生成氮化硼，形成均匀的微观组织，且氮化硼在基体中分布没有各向异性。

15、(2)本发明通过在烧结过程中一步生成氮化硼，使得生成的氮化硼在氧化铝基体中均匀分布，没有取向性，可对复合材料各方向力学性能同时进行提高。

16、(3)采用该原位制备的方法可制备出具有各向同性的微观结构的的氧化铝复合材料。由于氮化硼是在烧结过程中一步生成的，该过程工艺简便、可控，并具有制备温度低的特点，且可制备出不同形状和大小的复合材料，可应用于制备高性能氮化硼增强氧化铝复合材料及其应用领域。

技术特征：

1.一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中硼源为硼酸和氧化硼中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中硼源和氮化铝粉末的质量比为32~80：20~68。

4.根据权利要求1所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中混合硼源和氮化铝粉末时，将硼源和氮化铝粉末在球磨机中进行球干磨或湿磨混合1-6 h。

5.根据权利要求4所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，球磨机球磨时温度不超过200℃，当采用湿磨时，溶剂为己烷，湿磨后将浆料进行干燥过筛后成型。

6.根据权利要求5所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述过筛的筛网为200目。

7.根据权利要求1所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中干压成型具体如下：压制压力为20-40 mpa，保压时间5-10 min。

8.根据权利要求1所述的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中烧结温度1800℃，烧结时间1-6 h。

9.基于权利要求1所述的方法制备的一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料。

技术总结一种各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料及其制备方法，步骤如下：步骤一、混合硼源和氮化铝粉末；步骤二、干压成型；步骤三、烧结制备以氮化硼均匀分布的各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料。本发明利用硼源和氮化铝在烧结过程中进行原位反应生成各向同性氮化硼增强氧化铝复合材料。采用该原位制备的方法可制备出具有各向同性的微观结构的的氧化铝复合材料。由于氮化硼是在烧结过程中一步生成的，该过程工艺简便、可控，并具有制备温度低的特点，且可制备出不同形状和大小的复合材料，可应用于制备高性能氮化硼增强氧化铝复合材料及其应用领域。技术研发人员：黄淞,刘闽苏,丁斯远,范维仁,邹瑞萍受保护的技术使用者：苏州工业园区蒙纳士科学技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/2