一种Nb5Si3/SiC复合材料及其热压烧结制备方法

摘要

一种Nb5Si3/SiC复合材料，包括以下组分：在Nb5Si3/SiC复合材料中，以Nb5Si3金属间化合物为增强增韧相，以SiC为基体；其中Nb5Si3金属间化合物在Nb5Si3/SiC复合材料中的质量分数为：10wt%‑60wt%；Nb5Si3/SiC复合材料的热压烧结制备方法，首先采用机械合金化技术制备出Nb‑Si金属间化合物粉末，其中Nb：Si的摩尔比例为63：37，并通过高温热处理工艺制备出Nb5Si3金属间化合物粉末；其中机械合金化工艺球磨时间为60h，热处理温度为800℃‑1200℃并且保温时间为1h制备Nb5Si3金属间化合物粉末；将所制备的Nb5Si3金属间化合物粉末与SiC粉末相混合制备Nb5Si3/SiC复合粉末，并将Nb5Si3/SiC复合粉末进行热压烧结工艺，热压烧结温度为1600℃，压力为35MPa，保温时间为2h。通过热压烧结工艺制备出Nb5Si3/SiC复合材料块材；采用热压烧结工艺制备的Nb5Si3/SiC复合材料块材具有制备效率较高，制备工艺简单，可以实现快速烧结制造Nb5Si3/SiC复合材料制品，并且热压烧结工艺制备的Nb5Si3/SiC复合材料具有较高的致密度和较高的力学性能。

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种Nb

背景技术

Nb

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Nb

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Nb

在Nb

所述的Nb

所述的Nb

所述的Nb

所述的Nb

所述的热处理温度为800℃。

所述的热处理温度为1200℃。

一种Nb

步骤一，原料粉末为Nb粉末和Si粉末；采用机械合金化工艺球磨60h制备出Nb-Si金属间化合物粉末，其中Nb与Si的摩尔比例为63：37；将Nb粉末和Si粉末装入行星式球磨机的球磨罐中，经过机械球磨60h得到Nb-Si金属间化合物粉末；所述的Nb粉末纯度为99%，粒度为75µm；所述的Si粉末的纯度为99%，粒度为45µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末进行热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入到石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入到热处理炉中，热处理温度为：800℃～1200℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，通过热处理工艺制备出Nb

步骤三，将步骤二制备的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

所述的步骤一，Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为5-10μm，粉末粒度极细，经过热处理工艺后得到的Nb

所述的步骤三，其中SiC粉末的粒度为2-3μm，其中Nb

本发明的有益效果是：

本发明提出采用热压烧结工艺方法制备出Nb

本发明在进行热压烧结过程时，Nb

本发明将制备好的Nb

附图说明

图1为按照本发明提供的方法采用热压烧结工艺制备的Nb

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种Nb

在Nb

所述的Nb

实施例2

一种Nb

在Nb

所述的Nb

实施例3

一种Nb

在Nb

所述的Nb

实施例4：

一种Nb

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)。将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合，形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h；在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为10µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为800℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二制备的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

实施例5：

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)。将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h，在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为9µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为900℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二制备的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

实施例6：

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)；将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h，在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为8µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为1000℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二得到的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

实施例7：

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)。将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h，在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为7µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为1100℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二得到的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

实施例8：

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)；将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h；在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为6µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为1150℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二得到的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

实施例9：

步骤一，原料粉末为Nb粉末(纯度为99%，75µm)和Si粉末(纯度为99%，45µm)。将Nb粉末和Si粉末按照Nb：Si=63：37的摩尔比例进行混合形成Nb-Si混合粉末，将Nb-Si混合粉末装入QM-1SP2型行星式球磨机的球磨罐中，在球磨罐中的磨球与粉料的质量比例为10：1，球磨机转速为350转/分，球磨时间为60h；在球磨罐中充入氩气作为保护气体，在室温下进行干磨，经过球磨60h后得到Nb-Si金属间化合物粉末；Nb-Si金属间化合物粉末的平均粒度为5µm；

步骤二，将步骤一制备的Nb-Si金属间化合物粉末经过热处理工艺，将所得到的Nb-Si金属间化合物粉末装入石墨坩锅中，并将石墨坩埚放入热处理炉中，热处理温度为1200℃，保温时间为1h，在真空条件下进行热处理，真空度为1×10

步骤三，将步骤二得到的Nb

步骤四，将步骤三制备的Nb

从实施例4-9可以看出，实施例4-9中采用的热压烧结工艺制备工艺简单，成本较低，烧结效率高，可以实现快速成型。采用热压烧结工艺成本较低，制备工艺简单，同样可以制备出致密的复合材料块材。因此本发明相对于现存技术的主要优势在于：

1)本发明采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备出Nb

2)采用热压烧结工艺制备的Nb

图1为按照本发明提供的方法采用热压烧结工艺制备的Nb