专利摘要

本发明提供一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料及其制备方法，该钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料包括硼化锆铌钼基复合材料和表面涂层，具体制备方法为：将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，压制成胎坯，将胎坯烘干后置于碳纤维坩埚中，动态真空中烧结，当温度升至1700‑1900℃时对着胎坯进行加压，保温，继续升温继续加压，保温，自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料；将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，取出静置,再重复浸渍2‑3次，烘干，煅烧，得到钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。本发明制备的复合材料在超高温度下具有较高的强度，抗腐蚀和抗氧化性能好。

说明书

技术领域

本发明属于硼化锆复合材料技术领域，具体涉及一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着当今科学技术的迅速发展，采用单一材料来满足人们生产和工作需要已经日趋困难，人们越来越多地采用复合技术制备高性能复合材料。金属陶瓷复合材料是由延性的金属相和脆性的陶瓷相组成的颗粒增强材料，主要是用金属将耐热性好、硬度大，但不耐冲击的金属氧化物、碳化物、氮化物等粘结在一起，通过延性相金属粒子在外力作用下产生的一定的塑性变形或晶界位移产生的蠕变吸收部分能量，缓解应力集中，还包括裂缝偏析、绕道、分枝和钉扎等机理的综合作用，从而达到增加韧性的目的。

硼化锆作为一种耐超高温陶瓷材料，具有低理论密度6.09g/cm3、高于3000℃的熔点、高硬度、良好的耐冲击性和导电性等优异性能，在航空航天、电力机械及日常生活都有着广泛的应用和巨大的潜力，但是，由于硼化锆的强共价键结构和较低的自扩散能力，使得其在烧结过程中致密化变得困难，需要添加高熔点金属，如铌、钼和钨等，或者添加金属的硼化物、氧化物和玻璃相来改善烧结性能。

中国专利CN 1314825C公开的一种硼酸镁晶须和陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制动器衬片及制备工艺，将硼酸镁晶须、微米级的碳化硅颗粒、硼酸铝颗粒、硼酸镁颗粒、三氧化二铝颗粒、二氧化锆颗粒、四氧化三铁颗粒和氮化铝颗粒经硝酸镍表面化学处理后，与铝合金粉末混合均匀，用酒精作为混合介质，真空烘干，利用模具冷压成型或者冷等静压成型，封套、热压、热挤压成型。该方法制备的非连续增强铝基复合材料具有高耐磨性，良好的导热性能和耐高温性能。但是目前陶瓷颗粒增强难熔金属基复合材料的加工还是存在致密度低和高温强度低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料及其制备方法，将硼化锆粉、铌粉和钼粉作为主要原料，压制胎坯，动态真空中烧结，得到组织均匀、高致密度的硼化锆铌钼基复合材料，再将硼化锆铌钼基复合材料的表面用含钇和陶瓷晶须的涂层处理，得到产品。本发明制备的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料在1800℃的超高温度以内都具有较高的强度，且抗腐蚀和抗氧化性能好，使用范围广阔。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料，其特征在于，所述钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料包括硼化锆铌钼基复合材料和表面涂层，所述硼化锆铌钼基复合材料由微米级的硼化锆粉、铌粉和钼粉动态烧结而成，所述表面涂层由三氧化钇、三氧化铝和陶瓷晶须构成，所述陶瓷晶须为氧化铝晶须、碳化硅晶须、碳化硼晶须、二氧化锆晶须、氮化铝晶须或者氮化硅晶须中的一种或几种。

作为上述技术方案的优选，所述硼化锆铌钼基复合材料的制备方法为：将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，压制成胎坯，将胎坯烘干后置于碳纤维坩埚中，动态真空中烧结，当温度升至1700-1900℃时对着胎坯进行加压，保温，继续升温继续加压，保温，自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料。

本发明还提供一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在25-30Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯烘干后置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.15～-0.1MPa时，通入氩气，在真空度为-0.09～-0.07MPa的动态真空中烧结，当温度升至1700-1900℃时对着胎坯进行加压25-30MPa，保温15-30min，继续升温使压力升高至50Mpa，保温，自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料；

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9-9.5，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液；

(3)将步骤(1)制备的硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于步骤(2)制备的含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中3-5s，取出，自然静置30min,再重复浸渍2-3次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1300-1800℃下煅烧，得到钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，硼化锆的质量百分数为15-50wt％,铌粉的质量百分数分别25-51wt％，余量为钼粉，其中铌粉和钼粉的质量比为1-1.5:1。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，硼化锆粉的粒径为600目，纯度大于99.5％，铌粉的粒径为500-800目，纯度大于99.5％，钼粉的粒径为500-800目，纯度大于99.5％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，烘干的温度为250-300℃，时间为45-60min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，动态真空中烧结的最高温度为2400-2600℃，时间为10-15min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，自然冷却的降温速率为10-50℃/m in。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.01-0.05％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料中表面改性涂层的厚度为80-100μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明制备的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料中的硼化锆铌钼基复合材料是利用真空高频感应超高温烧结制备得到，高温高压能够完全融化金属相和部分陶瓷相，硼化锆与铌和钼反应合成复合材料，复合材料在室温下的抗压强度为1400-1700MPa，在1300℃的抗压强度为200-700MPa，在1700℃的抗压强度为130-160MPa，复合材料的最高致密度大于99％，显微硬度为14-15GPa，因此复合材料在1800℃的超高温度以内都具有较高的强度。

(2)本发明制备的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料的表面含有钇和陶瓷晶须的涂层，通过重复涂覆使涂层呈金属光泽，涂层晶界光滑和圆润，无裂纹，可以覆盖复合材料表面原有的气孔，提高复合材料的抗氧化和抗腐蚀性能，提高复合材料的适用领域。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在25Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在250℃烘干45min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.1MPa时，通入氩气，在真空度为-0.08MPa的动态真空中烧结，当温度升至1800℃时对着胎坯进行加压25MPa，保温30min，继续升温至2500℃使压力升高至50Mpa，保温10min，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为22wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)和钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量比为1:1。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.01％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中3s，取出，自然静置30min,再重复浸渍2次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1300℃下煅烧，得到涂层的厚度为80μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

实施例2：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在28Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在280℃烘干55min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.15MPa时，通入氩气，在真空度为-0.07MPa的动态真空中烧结，当温度升至1900℃时对着胎坯进行加压28MPa，保温15min，继续升温至2600℃使压力升高至50Mpa，保温15min，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为35wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量分数为32％，余量为钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9.5，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.05％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中5s，取出，自然静置30min,再重复浸渍3次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1300-1800℃下煅烧，得到涂层的厚度为100μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

实施例3：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在30Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在300℃烘干60min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.12MPa时，通入氩气，在真空度为-0.09MPa的动态真空中烧结，当温度升至1700℃时对着胎坯进行加压30MPa，保温20min，继续升温至2400℃使压力升高至50Mpa，保温10min，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为50wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)和钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量比为1:1。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9.2，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.02％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中4s，取出，自然静置30min,再重复浸渍3次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1500℃下煅烧，得到涂层的厚度为90μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

实施例4：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在25-30Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在260℃烘干50min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.13MP a时，通入氩气，在真空度为-0.08MPa的动态真空中烧结，当温度升至1850℃时对着胎坯进行加压26MPa，保温20min，继续升温至2550℃使压力升高至50Mpa，保温12m in，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为40wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)和钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量比为1.2:1。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9.5，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.01-0.05％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中3s，取出，自然静置30min,再重复浸渍2次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1300-1800℃下煅烧，得到涂层的厚度为85μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

实施例5：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在26Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在260℃烘干55min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.13MPa时，通入氩气，在真空度为-0.09MPa的动态真空中烧结，当温度升至1900℃时对着胎坯进行加压25MPa，保温25min，继续升温至2500℃使压力升高至50Mpa，保温13min，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为35wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)和钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量比为1.5:1。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.04％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中5s，取出，自然静置30min,再重复浸渍2-3次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1700℃下煅烧，得到涂层的厚度为92μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

实施例6：

(1)将硼化锆粉、铌粉和钼粉干燥混合，置于预制模具中，在28Mpa压力下压制成胎坯，将胎坯在300℃烘干50min后，置于碳纤维坩埚中，当真空度为-0.1MPa时，通入氩气，在真空度为-0.09MPa的动态真空中烧结，当温度升至1750℃时对着胎坯进行加压26MPa，保温20min，继续升温至2550℃使压力升高至50Mpa，保温13min，以10-50℃/min的速率自然冷却至室温，得到硼化锆铌钼基复合材料，其中，硼化锆粉(600目，纯度大于99.5％)的质量百分数为30wt％,铌粉(500-800目，纯度大于99.5％)和钼粉(500-800目，纯度大于99.5％)的质量比为1.2:1。

(2)按照钇离子和铝离子摩尔比为2:1，将硝酸钇和硝酸铝加入到去离子水中，充分搅拌，加入陶瓷纳米晶须，一边搅拌一边滴加氨水，保持体系的pH值为9.5，陈腐老化24h，得到含钇陶瓷晶须的表面改性溶液，其中，含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中陶瓷晶须的质量百分比为0.02％。

(3)将硼化锆铌钼基复合材料完全浸渍于含钇陶瓷晶须的表面改性溶液中3s，取出，自然静置30min,再重复浸渍2次，自然静置12h，在100℃下烘干，在1800℃下煅烧，得到涂层的厚度为80μm的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料。

经检测，实施例1-6制备的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料的硬度、室温/1300℃/1700℃的抗压强度的结果如下所示：

由上表可见，本发明制备的钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料的机械强度好，在1800℃内都具有较好的机械强度，还具有一定的抗氧化性和耐腐蚀性能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

一种钇陶瓷晶须表面改性的硼化锆铌钼基复合材料及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。