B4C@Mg2B2O5核壳结构陶瓷粉体及其制备方法

本发明属于材料合成，具体涉及一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体及其制备方法。

背景技术：

1、碳化硼材料是一种优异的陶瓷材料，具有各种优异的性能，其特点是非常坚硬，有较好的热稳定性，能吸收热中子，但抗冲击性能差，脆性大。

2、目前，碳化硼材料的大面积应用仍旧面临一定的问题：首先，由于b4c本质是脆性陶瓷，一般采用热压烧结法来制备，但制备时考虑到b4c的抗热震性较差，因此降温要缓慢且热压温度不宜过高，否则会出现b4c-c共晶液相，同时热压温度也不宜过低，否则粉体密度低，因此b4c烧结条件苛刻，成本高昂，且单相b4c陶瓷韧性低，机加工能力差。其次，利用碳化硼陶瓷其硬度大的特性，可以用作磨料、切削刀具等，但在磨削加工中，由碳化硼抛光的材料表面存在加工面粗糙度高，造成适用的加工材料很少，不利于工业上大面积应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将碳化硼粉末、氧化镁粉末和有机溶剂混合，超声分散1-2h，得到混合物料；

4、(2)将所述混合物料平铺后高温烘干并研磨0.5-2h，得到前驱体粉末；

5、(3)将所述前驱体粉末置于氧化铝坩埚内，将氧化铝坩埚置于管式炉中，于空气气氛下煅烧0.5-1.5h；

6、(4)切换为氮气气氛，继续升温煅烧0.5-1h，再经高温退火即得b4c@mg2b2o5陶瓷粉体。

7、在本发明步骤(1)中，所述碳化硼粉末、氧化镁粉末具有较大尺寸比。具体地，所述碳化硼粉末的粒度为5-10μm，氧化镁粉末的粒度为50-100nm。所述碳化硼粉末、氧化镁粉末的质量比为0.2g:0.12-0.15g。

8、作为本发明b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法具体实施例中的一种优选，碳化硼粉末、氧化镁粉末的粒度分别为10μm；100nm，碳化硼粉末、氧化镁粉末的用量比为0.152-0.203g：0.11-0.147g。

9、在本发明步骤(1)中，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇。

10、在本发明步骤(2)中，平铺后的粉体层厚度不大于1mm。

11、在本发明步骤(3)中，在空气气氛下煅烧的温度为600-700℃。

12、作为本发明b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法具体实施例中的一种优选，空气气氛煅烧的温度为640-700℃，时间为90min。

13、在本发明步骤(4)中，在氮气气氛下升温速度为10℃/min，煅烧的温度为900-1000℃，保温时间为30min。

14、作为本发明b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法具体实施例中的一种优选，所述高温退火的温度为900-1000℃，降温速度为10℃/min。

15、本发明解决其技术问题还提供了上述方法制备的b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体，壳层厚度约为100±1nm。

16、本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

17、1.本发明简便易操作，具有制备条件要求低，核壳粉体尺寸可调、产物纯度高等优点。

18、2.本发明制备的核壳结构b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷材料，可在较低温度下烧结成型，具有较高的力学性能，降低了碳化硼复合材料的烧结成本，提高了其韧性。

19、3.本发明制备的b4c@mg2b2o5壳结构陶瓷粉体材料，可应用于抛光磨削等工业场景，相较于现有技术能有效降低材料表面加工面粗糙度，拓宽了碳化硼材料的应用范围，在磨削加工领域，具有一定的磨削加工应用价值。

技术特征：

1.一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳化硼粉末的粒度为5-10μm，氧化镁粉末的粒度为50-100nm。

3.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳化硼粉末、氧化镁粉末的质量比为0.2g:0.12-0.15g。

4.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述有机溶剂包括乙醇或异丙醇。

5.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，平铺后的粉体层厚度不大于1mm。

6.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，在空气气氛下煅烧的温度为600-700℃。

7.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，在氮气气氛下升温速度为10℃/min，煅烧的温度为900-1000℃，保温时间为30min。

8.根据权利要求1所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，高温退火的温度为900-1000℃，降温速度为10℃/min。

9.一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体，其特征在于：采用权利要求1-8任一项所述方法制备而成。

10.根据权利要求9所述的一种b4c@mg2b2o5核壳结构陶瓷粉体，其特征在于：壳层厚度为100±1nm。

技术总结本发明公开了一种B<subgt;4</subgt;C@Mg<subgt;2</subgt;B<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;核壳结构陶瓷粉体及其制备方法，包括如下步骤：(1)将碳化硼粉末、氧化镁粉末和有机溶剂混合，超声分散1‑2h，得到混合物料；(2)将所述混合物料平铺后高温烘干并研磨0.5‑2h，得到前驱体粉末；(3)将所述前驱体粉末置于氧化铝坩埚内，将氧化铝坩埚置于管式炉中，于空气气氛下煅烧0.5‑1.5h；(4)切换为氮气气氛，继续升温煅烧0.5‑1h，再经高温退火即得B<subgt;4</subgt;C@Mg<subgt;2</subgt;B<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;陶瓷粉体。本发明制备的陶瓷粉体可在较低温度下烧结成型，具有较高的力学性能，降低了碳化硼复合材料的烧结成本，提高了其韧性。同时，本发明可应用于抛光磨削等工业场景，拓宽了碳化硼材料的应用范围，在磨削加工领域，具有一定的磨削加工应用价值。技术研发人员：李东旭,胡宁飞,陆静受保护的技术使用者：华侨大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18