[发明专利]一种高纯钼铝硼陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯钼铝硼陶瓷材料的制备方法，将Mo、Al和B的元素粉进行混合，通过放电等离子烧结制备得到的高纯MoAlB陶瓷块体材料。本发明所制备的材料具有纯度高、导电导热性好、耐高温等特点，而且制备工艺简单、可控性好。该材料可以在高温环境下作为耐高温结构件和涂层而应用。

技术领域

本发明涉及一种高纯钼铝硼陶瓷材料的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

MoAlB陶瓷是一种新型的具有纳米层状结构且可机械加工的结构陶瓷。它是由MoB原子层和Al原子层交替排列而成，其特殊的原子结构使得MoAlB陶瓷具备了诸多优良特性，其导热性能与金属相似，其热膨胀系数与许多工程合金相当，但其抗氧化性能可以与陶瓷相媲美，有望作为耐高温结构件和涂层而用于高温结构材料领域。虽然MoAlB陶瓷有着诸多优异特性，但目前关于该材料的合成还鲜有报道，且合成纯度较难控制，因此，MoAlB陶瓷的研究和应用受到很大限制。如文献（Scientific Reports, 6, No. 26475, 2016）中所述，采用MoB和Al粉作为初始材料，在1200 ºC和39 MPa压力下进行热压烧结5~6 h得到了MoAlB陶瓷。但上述制备方法所需保温时间较长，且生成产物中有Al₃Mo等杂质相生成，对MoAlB陶瓷的性能有非常不利的影响。除上述方法外，关于高纯MoAlB陶瓷块体的制备方法没有更多的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、低成本、产率高、适合工业化生产的高纯钼铝硼陶瓷材料的制备方法。

一种高纯钼铝硼陶瓷材料的制备方法，其特征在于该陶瓷材料通过将元素粉混合物进行放电等离子烧结制备而成，具体步骤如下：

1）配料：将Mo、Al和B元素粉按照摩尔比0.9~1:1~1.2:0.9~1的配比进行配料；

2）混料：按照上述比例分别称取Mo、Al和B元素粉，放入碳化钨球磨罐中，通过高能球磨获得混合粉末，然后将混合粉末装入模具进行预压；

3）烧结：将上述预压的混合粉末置于石墨模具中进行放电等离子烧结，采用的烧结参数为：真空度为10^-1~1 Pa，升温速度为50~150 ºC/min，烧结温度为1250~1350 ºC，压力为30~40 MPa，保温时间5~10 min，烧结完成后随炉冷却至室温。

所述混料的具体参数为：球料比为2~4:1，转速为200~400 r/min，球磨时间为8~12h，球磨开始前在碳化钨球磨罐中充入氩气。

本发明采用上述材料组成和工艺参数制备的MoAlB陶瓷块体材料具有以下优点：

本发明的特点之一是：所采用的初始材料较为经济，节约成本。

本发明的特点之二是：得到的MoAlB陶瓷块体材料纯度非常高，无其它杂质相生成。

本发明的特点之三是：该工艺的烧结速度快，保温时间短，生产效率高，有利于规模生产。

附图说明

图1是用本发明方法合成的MoAlB陶瓷块体材料的X射线衍射图谱。

具体实施方式

实施例1：

按照摩尔比为Mo:Al:B=1:1:0.9进行配料，称取Mo、Al和B的混合粉体共200 g；然后将混合粉体置于高能球磨机中，充入氩气，球料比为4:1，在200 r/min转速条件下球磨8 h得到混合粉末，随后将混合粉末装入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中进行烧结。具体烧结参数为：动态真空度为10^-1~1 Pa，升温速率为50 ºC/min，烧结温度1350 ºC，压力30 MPa，保温时间5 min。烧结结束后，将烧结块体进行表面打磨、剖光处理，即得到本发明的高纯MoAlB陶瓷块体材料。