[发明专利]采用热压与热等静压制备硼酸铝晶须增强非金属基复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种采用热压与热等静压制备硼酸铝晶须增强非金属基复合材料的方法，包括以下步骤：a.将硼酸铝晶须和非金属材料混合并球磨处理；b.将球磨后的混合料先进行真空热压烧结处理后再进行热等静压处理；经过前期的热压烧结后，复合材料已经达到了一定的相对密度，可制备出基本不含开口气孔的烧结体，再对其进行热等静压处理，主要是通过扩散蠕变机制来进一步提高相对密度，而扩散蠕变的速度与应力成正比，因此高的热等静压压力能够进一步消除体系内的气孔，愈合一些结构缺陷，从而提高材料的相对密度；而且由于热等静压是对试样施以各向同等的压力，因此烧结体的结构更加均匀。

技术领域

本发明涉及硼酸铝晶须增强非金属基复合材料领域，具体涉及一种采用热压与热等静压制备硼酸铝晶须增强非金属基复合材料的方法。

背景技术

硼酸铝晶须最早是由一位日本科学家研究发现的，它具有极高的杨氏模量，较大的拉伸强度和莫氏硬度。硼酸铝晶须种类繁多，其化学通式为nAl₂O₃·B₂O₃，根据烧结温度和制备方法不同，常见的有9Al₂O₃·2B₂O₃、Al₂O₃·B₂O₃、2Al₂O₃·B₂O₃这三种类型。其中9Al₂O₃·2B₂O₃的密度为2.93g cm^-3，熔点1450℃左右，高硬度、高强度，不溶于酸性和碱性溶液，综合性能最佳，且价格低廉，适合大规模生产。非金属材料，如氧化铝陶瓷材料拥有高硬度、高强度、耐高温、耐磨损与耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于结构陶瓷和耐磨元件。由于陶瓷材料固有的脆性，较差的断裂韧性限制了氧化铝陶瓷材料的工业应用。现有技术中，并没有采用硼酸铝晶须增强、增韧非金属材料(包括无机非金属材料和高分子材料)的先例。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用热压与热等静压制备硼酸铝晶须增强非金属基复合材料的方法，使复合材料的弯曲强度、硬度及断裂韧性等性能得到提升。

本发明的采用热压与热等静压制备硼酸铝晶须增强非金属基复合材料的方法，包括以下步骤：

a.将硼酸铝晶须和非金属材料混合并球磨处理；

b.将球磨后的混合料先进行真空热压烧结处理后再进行热等静压处理；

进一步，步骤a中，所述非金属材料为包含氧化铝陶瓷在内的特种陶瓷材料；

进一步，步骤a中，所述硼酸铝晶须占复合材料的体积含量为1-50％；

进一步，步骤a中，所述硼酸铝晶须的长度为1～50μm，直径为0.05～1.0μm；

进一步，步骤b中，热压烧结温度为1300～1650℃，烧结压力为5～60MPa；

进一步，步骤b中，热等静压的温度为1300～1500℃，压力为80～195MPa，保温时间为30～180min；

进一步，步骤a中，将硼酸铝晶须和非金属材料以及氧化锆磨球加入球磨罐中进行球磨；

进一步，步骤a中，球磨至粉体粒度小于1.0μm。