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碳化硼是自然界中硬度僅次于金剛石和立方氮化硼的重要超硬材料。它具 有高熔點、高模量、比重小、自潤滑性好、耐磨、耐酸堿腐蝕、耐輻射、吸收 中子等特點,是一種綜合性能十分突出的新型高性能工程陶瓷材料,在高端液 氣密封材料、航天航空發動機噴頭、高端陶瓷軸承、高端防彈裝甲材料、硬質 材料的拋光和精研磨料等方面具有重要應用。另外,碳化硼陶瓷在核電反應堆 中子吸收及屏蔽部件等方面具有不可替代的作用。
制備碳化硼和碳化硼元件的新工藝,包括如下制作步驟:
①、原材料混合:取100克丁鈉乳膠,切成小顆粒狀,放入1升120號汽 油中,密封浸泡一周,待丁鈉乳膠全部溶化,將碳化硼粉末與麥芽糖漿以重量 比5:1的比例混合,攪拌均勻,攪拌過程中逐次加入上述溶解有丁鈉乳膠的120 號汽油,攪拌兩個小時,最終的效果是手指輕捏能成小團;
②、材料的壓制預處理、造粒:將攪拌均勻的碳化硼粉末裝入合金模具, 用冷壓機壓制成餅狀即可,每次壓制裝入與模具孔等體積的碳化硼粉末,將餅 狀碳化硼通過80目的不銹鋼篩篩成顆粒狀;
③、熱處理:使用中頻燒結爐加熱,開機,將功率調至120kw/h加熱,加 熱時間為1小時35分鐘,溫度達到2200℃,中間過程中電壓不穩,要隨時調節, 保證120kw/h的功率,爐內溫度達到2200℃時開始保溫,每5分鐘將功率下調 10kw/h,保溫時間為20分鐘;
④、壓制冷切成型:保溫結束后開始加壓,通過遠程控制閥給中頻燒結爐 加壓,加壓前10分鐘勻速加壓到10MPa,然后5分鐘保持勻速加壓到15MPa, 整個加壓過程約15分鐘,開始保壓5分鐘,最后關機,整個壓制時間約20分 鐘,最后通過循環水給爐體冷卻成型。
高比表面積碳化硼粉的制備方法,包括如下步驟:
將粒度為20~60μm碳化硼粉50kg加入150kg溶劑的立式攪拌球磨機中,加入0.5kg的分散劑和與100kg的陶瓷研磨球開始球磨,前3小時球磨機的轉速為300r/min,后2小時球磨機的轉速為100r/min,總球磨時間5h,在球磨后的料液中加入5kg的分散劑攪拌0.5小時后將料液抽出,置于另一沉降池中進行沉降,沉降4小時后加入甩干機中進行脫水處理。脫水后的料餅送入干燥箱中,在100℃以下,干燥4小時,即可得到粒度在0.2~0.5μm、比表面積大于20mm2/g的碳化硼粉。
[1] [中國發明] CN201510801976.3 制備碳化硼和碳化硼元件的新工藝
[2] [中國發明] CN201010178880.3 高比表面積碳化硼粉的制備方法