【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，涉及一种多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、碳化硅陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性能好、热稳定性佳、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性[江东亮, 匡杲, 潘振甦,等. 具有不同添加剂的热压碳化硅的氧化行为和高温强度[j]. 无机材料学报, 1988(1):49-55]。因而，碳化硅陶瓷在石油化工行业中已经被广泛用作各种耐腐蚀用容器及管道；在机械工业中已经被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件；在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机的最有希望的候选材料[王鸣, 董志国, 张晓越, 等. 连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用[j]. 航空制造技术, 2014,450(6):10-13]。
2、张勇等人采用添加了al2o3和y2o3助烧剂的碳化硅微粉为原料，通过放电等离子烧结(sps)技术快速制备了碳化硅陶瓷，分析了材料致密化过程，并重点研究了烧结工艺参数对材料致密度和力学性能的影响规律。结果表明，当sps工艺参数的烧结温度和压力分别为1600 ℃和50 mpa时，经过5 min的烧结，碳化硅陶瓷的致密度可达到99.1%，硬度为hv2550，断裂韧性达8.34 mpa.m1/2，弯曲强度达684 mpa。但是这种传统烧结助剂对材料的高温抗氧化以及高温力学性能有较大负面影响[张勇, 何新波, 曲选辉, 等. 放电等离子烧结工艺制备致密碳化硅陶瓷[j]. 机械工程材料, 2008, 32(3):45-4
3、tib2、zrb2、hfb2、vb2、nbb2、tab2、crb2、mob2和wb2均为层状六方晶体结构，包含交替的二维硼网和二维金属阳离子层，熔点均在2000 ℃以上。与碳化物类似的，硼化物也因为特别的共价键、离子键和金属健的存在而具备硬度高、熔点高和耐磨性好的优点，并被广泛应用高温结构陶瓷等领域[龚雨波, 赵世鑫, 位旭光, 等. 多元硼化物陶瓷的研究进展[j]. 陶瓷学报, 2022, 43(04): 567-578.]。
4、石皓帆等人采用热压烧结在1900 ℃下制备了zrb2-sic-g超高温陶瓷块体材料。采用了单边切口梁法，通过三点弯曲实验测试了陶瓷材料的断裂韧性，得到材料的断裂韧性为4.2mpa/m1/2。[石皓帆,张玉霞,沈古成,王玲玲,孔德文.zrb2-sic-g陶瓷复合材料断裂行为研究[j].施工技术, 2018, 47(s2): 24-26.]。李彬等人采用放电等离子烧结工艺，制备了tib2-zrb2-sic复合材料，结果表明两次球磨后的复合材料粉体粒度较小，且分布均匀无团聚现象。烧结后材料中有(tixzry)b2固溶体相生成。当加入硼化锆的体积分数为30%时，生成的固溶体在复合材料中起到了很好的晶粒细化与界面融合作用，使得tzs30复合材料比tzs0复合材料的抗弯强度和断裂韧性均有提高。但其断裂韧性仍小于4 mpa/m1/2，不能满足更多的工业使用需求[李彬,尤惠媛,杨海军,常家东,王传彬.tib2/zrb2/sic复合功能材料的微观结构与力学性能[j].粉末冶金材料科学与工程,2014,19(05):818-824.]。
5、为改善碳化硅、过渡金属硼化物的本征脆性，本专利技术采用机械合金化的方式将tibx粉、zrb2粉、hfb2粉、vb2粉、nbb2粉、tab2粉、crb2粉、mob2粉、wb2粉、sic粉原料制备进行混合，采用sps烧结技术制备了多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料，利用tibx粉对粉体进行改性，从而利用体系中的空位降低烧结温度促进烧结，提高复合材料的断裂韧性、硬度、耐腐蚀等性能，同时使得工艺简化，降低复合材料的生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术采用一步法制备多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料，简化制备工艺，并基于体系中空位的存在能够提高体系的构型熵，从而使烧结温度降低，促进烧结。新型多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料采用tibx粉、zrb2粉、hfb2粉、vb2粉、nbb2粉、tab2粉、crb2粉、mob2粉、wb2粉、sic粉原料制备。其中tibx粉采用机械合金化的方式自制而得，粒度为100 nm左右。tib2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；zrb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；vb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；nbb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；hfb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；tab2粉的纯度为99.5%，粒度为3 μm；crb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；mob2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；wb2粉的纯度为99.5%，粒度为3μm；sic粉的纯度为99.5%，粒度为1 μm。
2、本专利技术还公开了一种多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、在各预设质量分数组成的原料粉末中加入分散剂后放入wc硬质合金球磨罐进行球磨，球料质量比为20:1，转速为450 r/min，球磨20h，每转30 min，停机30 min进行散热，制得混合粉体；
4、s2、将步骤s1制备的混合粉体进行预压，预压压力为500 mpa，预压时间60 s；然后，把预压后的样品进行放电等离子烧结（sps），烧结压力为40 mpa，烧结温度为1900 ℃，保温时间为10 min；然后降温卸压，制得多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料。
5、进一步地：所述分散剂为纯度≥99.7%的工业乙醇，每10 g的粉体中加入0.2~0.5ml的分散剂。
6、进一步地：步骤s2中具体烧结工艺及参数为：首先，对样品缓慢施加压力至40mpa；然后，以100 ℃/min的升温速率从室温升到600 ℃，在600 ℃保温5 min；再以100 ℃/min的升温速率从600 ℃升到1900 ℃，在终点温度保温10 min；随炉冷却，得到毛坯；将制备的毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到新型多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料
7、本专利技术的目的主要在于提供一种高韧性的多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料粉体及烧结体材料，其能够在更加简单的工艺下，和更低的烧结温度下获得致密性较好，性能优良的复合材料。
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1.一种多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料，其特征在于：所述多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料采用TiBx粉、ZrB2粉、HfB2粉、VB2粉、NbB2粉、TaB2粉、CrB2粉、MoB2粉、WB2粉、SiC粉原料制备。
2.根据权利要求1所述的多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料，其特征在于：其中TiBx粉采用机械合金化的方式自制而得，粒度为100 nm左右；TiB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；ZrB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；VB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；NbB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；HfB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；TaB2粉的纯度为99.5%，粒度为3 μm；CrB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；MoB2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；WB2粉的纯度为99.5%，粒度为3 μm；SiC粉的纯度为99.5%，粒度为1 μm。
3.一种如权利要求1~2任一所述的多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下
4.根据权利要求3所述的多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为纯度≥99.7%的工业乙醇，每10 g的粉体中加入0.2~0.5 mL的分散剂。
5.根据权利要求3所述的多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中具体烧结工艺及参数为：首先，对样品缓慢施加压力至40 MPa；然后，以100 ℃/min的升温速率从室温升到600 ℃，在600 ℃保温5 min；再以100 ℃/min的升温速率从600 ℃升到1900 ℃，在终点温度保温10 min；随炉冷却，得到毛坯；将制备的毛坯进行表面磨削、去毛刺处理，得到新型多组元过渡金属硼化物结合SiC的复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料，其特征在于：所述多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料采用tibx粉、zrb2粉、hfb2粉、vb2粉、nbb2粉、tab2粉、crb2粉、mob2粉、wb2粉、sic粉原料制备。
2.根据权利要求1所述的多组元过渡金属硼化物结合sic的复合材料，其特征在于：其中tibx粉采用机械合金化的方式自制而得，粒度为100 nm左右；tib2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；zrb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；vb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；nbb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；hfb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；tab2粉的纯度为99.5%，粒度为3 μm；crb2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；mob2粉的纯度为99.5%，粒度为1-3 μm；wb2粉的纯度为99.5%，粒度为3 μ...
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