一种焊接型碳化硼复合陶瓷及其制备方法与应用 专利技术说明

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本发明属于碳化硼陶瓷材料领域，具体涉及一种焊接型碳化硼复合陶瓷及其制备方法与应用。背景技术：2.陶瓷材料拥有良好的机械性能和电化学性能，耐磨损、耐腐蚀，结构致密均匀，相对于金属材料具有低密度、高强度、高硬度和高抗压强度等特点。目前，国内外已工程化应用的防弹装甲陶瓷主要有碳化硼、氧化铝、碳化硅等。就材料的防弹原理而言，在弹头较大冲击力作用下，硬质的陶瓷与韧性较好的金属结合，将陶瓷材料作为复合结构的子弹冲击面，金属材料作为复合结构的背衬面，通过陶瓷来钝化子弹，大大减少子弹的速度和质量，金属材料则提供强劲的背部支撑进一步制动子弹，抵抗子弹的侵彻，从而达到防弹的效果。3.然而，在实际服役过程中，防弹陶瓷的约束主要是利用胶黏剂将陶瓷片与金属板进行粘接，通过简单的层叠形成复合结构。在单发子弹撞击后，陶瓷面板会出现较大区域碎裂与损伤，陶瓷与金属板粘接界面也会发生开裂和分层，导致复合防弹板失去继续抗弹的能力。目前采用胶粘接的形式进行防弹陶瓷板与金属板的连接，陶瓷-金属复合结构约束能力差，陶瓷、金属连接强度低。4.陶瓷可以通过焊接与金属形成牢固的整体结构，从而能够有效发挥其在硬度、模量、耐高温、耐腐蚀及导热、绝缘等方面的优势，避免其韧性低、塑性低及在可加工性能、耐冲击、耐热震性等方面的弱点，大幅拓展陶瓷材料的应用范围，提高应用价值。但是，陶瓷与金属焊接连接存在两大核心难点：一是两者的热膨胀系数差异较大，在焊接和使用过程中，加热和冷却产生的热应力、残余应力等会导致两者的连接接头处遭到破坏；二是两者的润湿性较差。技术实现要素：5.针对上述技术问题，本发明目在于提供一种焊接型碳化硼复合陶瓷及其制备方法与应用，从而解决现有碳化硼陶瓷与金属连接困难及焊接接头结合强度差等问题，提高碳化硼陶瓷-金属之间的热膨胀系数匹配性与碳化硼陶瓷-金属复合结构的结合强度。6.第一方面，本发明提供了一种焊接型碳化硼复合陶瓷，所述焊接型碳化硼复合陶瓷具有碳化硼基体层/氧化铝涂层/氧化锆涂层结构，所述氧化铝涂层的厚度为50nm-300μm，氧化锆涂层的厚度为50nm-300μm；所述焊接型碳化硼复合陶瓷的制备方法包括：(1)将碳化硼粉体、第一金属粉体和金属氧化物粉体混合形成碳化硼复合浆料；以碳化硼、第一金属与金属氧化物粉体的总质量为100％计，碳化硼的质量占比为80～90wt％、第一金属的质量占比为1～10wt％、金属氧化物的质量占比为1～15wt％；(2)将氧化铝粉体、第二金属粉体混合形成氧化铝复合浆料；以氧化铝、第二金属粉体总质量为100％计，氧化铝的质量占比为62～95wt％、第二金属的质量占比为5～38wt％；(3)将氧化锆粉体、第三金属粉体混合形成氧化锆复合浆料；以氧化锆、第三金属粉体总质量为100％计，氧化锆的质量占比为62～95wt％、第三金属的质量占比为5～38wt％；(4)将碳化硼复合浆料涂覆在有机泡沫骨架上，加压形成碳化硼陶瓷素坯，干燥并经第一次气压烧结，得到碳化硼陶瓷预制体；(5)将碳化硼陶瓷预制体浸渗于氧化铝复合浆料中，取出后干燥并经第二次气压烧结，制得碳化硼-氧化铝陶瓷预制体；将碳化硼-氧化铝陶瓷预制体浸渗于氧化锆复合浆料中，取出后干燥并经第三次气压烧结，得到所述焊接型碳化硼复合陶瓷。7.较佳地，所述第一金属为al、al-si合金、al-fe合金、al-ni合金、al-ti合金中的至少一种；所述第二金属为cr、mo、ti、ni、cu、wc、mn中的至少一种；所述第三金属为cr、mo、ti、ni、cu、wc、mn中的至少一种。8.较佳地，所述金属氧化物为tio2、zro2、y2o3、wo2、fe2o3、nb2o5、cr2o3、ceo2中的至少一种。9.较佳地，所述氧化铝复合浆料的固相含量为75-90wt％；所述氧化锆复合浆料的固相含量为75-90wt％。10.较佳地，所述第一、二、三次气压烧结的温度为1350-1550℃，保温时间为1-3.5h，气压为2.5-4.5mpa，气氛为氮气气氛。11.第二方面，本发明提供了一种上述焊接型碳化硼复合陶瓷在防弹材料中的应用。12.较佳地，所述防弹材料包括：所述焊接型碳化硼复合陶瓷，以及焊接在所述焊接型碳化硼复合陶瓷上的连接金属板。13.较佳地，所述连接金属板为防弹钢板、铝合金板、钛合金板。14.有益效果本发明通过金属粉、陶瓷粉的掺杂梯度调控碳化硼基体热膨胀系数及润湿性，同时动态调控碳化硼基体层/氧化铝涂层/氧化锆涂层结构中的成分、厚度，实现热膨胀系数梯度过渡，以降低复合陶瓷材料与不同金属板连接接头的残余应力。通过组分设计及过渡涂层设计，在焊接中，形成可与金属发生一定程度的反应及结合的微观区域，在宏观上增加与金属之间的润湿性，形成陶瓷与金属之间的冶金结合，获得良好的焊接性能，解决了碳化硼陶瓷与不同金属之间的热膨胀系数差异大、润湿性差等问题。具体实施方式15.通过实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。16.本发明提供了一种焊接型碳化硼复合陶瓷及其制备方法，通过焊接型碳化硼复合陶瓷与金属之间的高强度连接，可以实现金属对碳化硼陶瓷的包埋结合，能够大幅减少陶瓷材料在冲击条件下的表面飞溅、整体散裂等问题，从而可以进一步制备更高性能的防弹结构。17.以下，示例性说明本发明提供的焊接型碳化硼复合陶瓷的制备方法，所述制备方法可以包括以下步骤。18.(1)碳化硼复合浆料制备。取碳化硼粉体、第一金属粉体和金属氧化物粉体进行混合，以无水乙醇作为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，经第一球磨混合均匀，得到所述碳化硼复合浆料f1。19.在一些实施方式中，所述碳化硼粉体的粒径可以为0.5-30μm。20.在一些实施方式中，所述第一金属可以选择al、al-si合金、al-fe合金、al-ni合金、al-ti合金中的至少一种；所述第一金属粉体的粒径可以为0.5-20μm。al-si合金、al-fe合金、al-ni合金、al-ti合金中，si、fe、ni、ti元素能有效的提高al合金体系的强度、耐磨性、加工性能、铸造性能和导热性，并减小其膨胀系数，细小弥散的亚稳强化相析出，可延缓晶界的迁移，使得合金具有较好的高温强度。以铝为主的合金体系，除了铝可以与金属氧化物原位反应，在碳化硼基体内部生成高熵陶瓷，进而提高碳化硼陶瓷的热膨胀系数及与金属的润湿性；si、fe、ni、ti元素也可与金属氧化物及碳化硼反应，生成新的陶瓷相，进一步增加基体的热膨胀系数及与金属的润湿性，同时可以促进降低烧结温度。21.在一些实施方式中，所述金属氧化物可以选择tio2、zro2、y2o3、wo2、fe2o3、nb2o5、cr2o3、ceo2中的至少一种；所述金属氧化物粉体的粒径可以为1-20μm。22.在一些实施方式中，以碳化硼、第一金属粉与金属氧化物粉的总质量为100％计，碳化硼的质量占比可以为80～90wt％、第一金属粉的质量占比可以为1～10wt％、金属氧化物粉的质量占比可以为1～15wt％。23.所述第一球磨可以为行星球磨；研磨球为b4c球；球磨转速可以为120-180rpm，球磨时间可以为1-5小时，优选为3小时。24.(2)氧化铝复合浆料制备。取氧化铝粉体、第二金属粉体、第一分散剂和第一消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，经第二球磨混合均匀，得到所述氧化铝复合浆料f2。25.在一些实施方式中，所述氧化铝粉体的粒径可以为0.5-20μm。26.在一些实施方式中，所述第二金属可以为cr、mo、ti、ni、cu、wc、mn中的至少一种；所述第二金属粉体的粒径可以为0.5-20μm。第二金属的添加可以提高氧化铝涂层结构的热膨胀系数，便于建立陶瓷至金属的热膨胀系数过渡，同时改善陶瓷与金属之间的润湿性。27.在一些实施方式中，以氧化铝、第二金属总质量为100％计，氧化铝的质量占比可以为62～95wt％、第二金属粉的质量占比可以为5～38wt％。28.在一些实施方式中，所述第一分散剂可以为聚羧酸盐，所述第一消泡剂可以为聚醚。29.所述第二球磨可以为行星球磨；研磨球为氧化铝研磨球，球磨转速可以为120-180rpm，球磨时间可以为1-5小时，优选为3小时。30.在一些实施方式中，所述氧化铝复合浆料f2的固相含量可以控制为75-90wt％；去离子水、第一分散剂、第一消泡剂等含量为10-25wt％。31.(3)氧化锆复合浆料制备。取氧化锆粉体、第三金属粉体、第二分散剂和第二消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，经第三球磨混合均匀，得到所述氧化锆复合浆料f3。32.在一些实施方式中，所述氧化锆粉体的粒径可以为0.5-20μm。33.在一些实施方式中，所述第三金属可以为cr、mo、ti、ni、cu、wc、mn中的至少一种；所述第三金属粉体的粒径可以为0.5-20μm。第三金属的添加可以提高氧化锆涂层结构的热膨胀系数，便于建立陶瓷至金属的热膨胀系数过渡，同时提高陶瓷与金属之间的润湿性。34.在一些实施方式中，以氧化锆、第三金属总质量为100％计，氧化锆的质量占比可以为62～95wt％、第三金属的质量占比可以为5～38wt％。35.在一些实施方式中，所述第二分散剂可以为聚羧酸盐，所述第二消泡剂可以为聚醚。36.所述第三球磨可以为行星球磨；研磨球为氧化锆研磨球，球磨转速可以为120-180rpm，球磨时间可以为2-6小时，优选为3小时。37.在一些实施方式中，所述氧化锆复合浆料f3的固相含量可以控制为75-90wt％；去离子水、第二分散剂、第二消泡剂等含量为10-25wt％。38.(4)碳化硼陶瓷预制体制备。将步骤(1)制备得到的碳化硼复合浆料f1均匀涂覆在有机泡沫上，通过挤压及空气压力使浆料f1均匀分布在所述有机泡沫的骨架上，得到碳化硼陶瓷素坯m1；将碳化硼陶瓷素坯m1在50-70℃的干燥箱中进行干燥处理8h，然后在氮气气氛下进行第一次气压烧结，得到所述碳化硼陶瓷预制体m2。39.在一些实施方式中，所述有机泡沫可以为聚氨酯泡沫，孔径尺寸可以为10-300μm。40.在一些实施方式中，所述第一次气压烧结的温度可以为1350-1550℃，保温时间可以为1-3.5h，气压可以为2.5-4.5mpa。41.(5)焊接型碳化硼复合陶瓷制备。将步骤(4)制备得到的碳化硼陶瓷预制体m2完全浸渗于步骤(2)制备得到的氧化铝复合浆料f2中0.1-1小时，取出后在50-70℃干燥箱中干燥处理3h，然后在氮气气氛下进行第二次气压烧结，制得碳化硼陶瓷预制体m3；接着，将碳化硼陶瓷预制体m3完全浸渗于步骤(3)制备得到的氧化锆复合浆料f3中0.1-1小时，取出后在50-70℃干燥箱中干燥处理3h，然后在氮气气氛下进行第三次气压烧结，得到所述焊接型碳化硼复合陶瓷。42.先后依次进行氧化铝复合浆料、氧化锆复合浆料浸渗的原因在于碳化硼陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷，以及焊接金属基体钛合金、钢、铝合金等的热膨胀系数是依次递增的，通过浸渗过渡氧化铝复合浆料、氧化锆复合浆料可以实现热膨胀系数由陶瓷基体向金属基体的梯度过渡，从而降低热膨胀系数差异对陶瓷-金属连接的影响。其中，碳化硼的热膨胀系数约(4.5-5.8)×10-6/℃，氧化铝热膨胀系数约(6.8-7.6)×10-6/℃，氧化锆热膨胀系数约(9.0-10.5)×10-6/℃，钛合金热膨胀系数约(8.6-9.8)×10-6/℃，钢材热膨胀系数约(10-20)×10-6/℃，铝合金热膨胀系数约(18-23)×10-6/℃。43.在一些实施方式中，所述第二次、第三次气压烧结的温度可以为1350-1550℃，保温时间可以为1-3.5h，气压可以为2.5-4.5mpa。44.本发明以金属合金粉体和金属氧化物粉体在碳化硼基体中发生原位反应，一方面降低烧结温度，另一方面在碳化硼基体内部生成高熵陶瓷，进而可以提高碳化硼陶瓷的热膨胀系数及与金属的润湿性。同时，利用氧化铝涂层/氧化锆涂层结构实现了碳化硼陶瓷梯度热膨胀系数的过渡设计。45.通过本发明提供的制备方法得到的高强度、高韧性和梯度热膨胀系数过渡特性焊接型碳化硼复合陶瓷具有碳化硼基体层/氧化铝涂层/氧化锆涂层结构。其中，所述氧化铝涂层的厚度可以控制为50nm-300μm，氧化锆涂层的厚度可以为50nm-300μm。46.通过电子万能试验机结合压剪模具的方式测试本发明提供的焊接型碳化硼复合陶瓷与金属连接接头的抗剪强度。所述焊接型碳化硼复合陶瓷与金属连接接头的抗剪强度为42-85mpa，综合性能优良。47.本发明提供的焊接型碳化硼复合陶瓷可以应用于防弹材料，所述防弹材料可以包括：焊接型碳化硼复合陶瓷，以及焊接在所述焊接型碳化硼复合陶瓷上的连接金属板；所述连接金属板可以选择防弹钢板、铝合金板、钛合金板。48.本发明提供的制备方法可以根据连接金属板的不同，动态调控碳化硼基体层/氧化铝涂层/氧化锆涂层结构中的成分及厚度，经气压烧结制备具有高强度、高韧性和梯度热膨胀系数过渡特性的可焊接型碳化硼陶瓷。通过碳化硼复合陶瓷的组分设计及过渡涂层设计，可以在焊接中形成与连接金属板反应结合的微观区域，宏观上增加与金属之间的润湿性，形成陶瓷与金属之间的冶金结合，获得良好的焊接性能。49.本发明提供的焊接型碳化硼复合陶瓷能够解决陶瓷和金属，尤其是防弹钢种、铝合金、钛合金之间热膨胀系数失配导致界面应力过大、润湿性差、材料之间反应性能不合适、难以形成有效冶金结合等技术问题。50.下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围，下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。51.实施例152.(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(90wt％)、al-ti合金粉体(2wt％)、wo2粉体(1.6wt％)、fe2o3粉体(1.6wt％)、zro2粉体(1.6wt％)、y2o3粉体(1.6wt％)、nb2o5粉体(1.6wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为120rpm，得到碳化硼复合浆料f1。53.(2)氧化铝复合浆料制备。取al2o3粉体、ni粉体，聚羧酸铵盐分散剂，聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化铝研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到固含量为75wt％的氧化铝复合浆料f2(al2o3粉体70wt％，ni粉体5wt％)。54.(3)氧化锆复合浆料制备。取zro2粉体、wc粉体，聚羧酸铵盐分散剂，聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化锆研磨球，行星球磨3小时，转速为180rpm，得到固含量为90wt％的氧化锆复合浆料f3(zro2粉体80wt％、wc粉体10wt％)。55.(4)碳化硼陶瓷预制体制备。将步骤(1)制备得到的碳化硼复合浆料f1均匀涂覆在孔径尺寸为300μm的聚氨酯泡沫上，通过挤压及空气压力使浆料f1均匀地分布在聚氨酯泡沫的骨架上，得到碳化硼陶瓷素坯m1；将碳化硼陶瓷素坯m1在干燥箱中进行干燥处理8h，然后在2.5mpa的氮气气氛下1550℃进行气压烧结1h，得到所述碳化硼陶瓷预制体m2。56.(5)焊接型碳化硼复合陶瓷制备。将步骤(4)制备得到的碳化硼陶瓷预制体m2完全浸渗于步骤(2)制备得到的氧化铝复合浆料f2中1小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在4.5mpa的氮气气氛下1550℃进行气压烧结3.5h，制得碳化硼陶瓷预制体m3；接着，将陶瓷预制体m3完全浸渗于步骤(3)制备得到的氧化锆复合浆料f3中1小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在3mpa的氮气气氛下1550℃进行气压烧结1.5h，得到所述焊接型碳化硼复合陶瓷。57.本实施例1制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度约为52μm，氧化锆涂层的厚度为64μm。58.通过检测得到，本实施例1制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与铝合金连接接头的抗剪强度为42mpa。59.实施例260.(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(80wt％)、al-ni合金粉体(5wt％)、tio2粉体(3wt％)、wo2粉体(3wt％)、zro2粉体(3wt％)、y2o3粉体(3wt％)、nb2o5粉体(3wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为180rpm，得到碳化硼复合浆料f1。61.(2)氧化铝复合浆料制备。取al2o3粉体、ni粉体、ti粉体，聚羧酸铵盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化铝研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到固含量为90wt％的氧化铝复合浆料f2(al2o3粉体80wt％、ni粉体8wt％、ti粉体2wt％)。62.(3)氧化锆复合浆料制备。取zro2粉体、wc粉体、cr粉体，聚羧酸铵盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化锆研磨球，行星球磨3小时，转速为120rpm，得到固含量为87wt％的氧化锆复合浆料f3(zro2粉体78wt％、wc粉体4wt％、cr粉体5wt％)。63.(4)碳化硼陶瓷预制体制备。将步骤(1)制备得到的碳化硼复合浆料f1均匀涂覆在孔径尺寸为10μm的聚氨酯泡沫上，通过挤压及空气压力使浆料f1均匀地分布在聚氨酯泡沫的骨架上，得到碳化硼陶瓷素坯m1；将碳化硼陶瓷素坯m1在干燥箱中进行干燥处理8h，然后在3mpa的氮气气氛下1350℃进行气压烧结2h，得到所述碳化硼陶瓷预制体m2。64.(5)焊接型碳化硼复合陶瓷制备。将步骤(4)制备得到的碳化硼陶瓷预制体m2完全浸渗于步骤(2)制备得到的氧化铝复合浆料f2中0.5小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在4mpa的氮气气氛下1350℃进行气压烧结2.3h，制得碳化硼陶瓷预制体m3；接着，将陶瓷预制体m3完全浸渗于步骤(3)制备得到的氧化锆复合浆料f3中0.1小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在3.6mpa的氮气气氛下1350℃进行气压烧结1.8h，得到所述焊接型碳化硼复合陶瓷。65.本实施例2制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度为35μm，氧化锆涂层的厚度为48μm。66.通过检测得到，本实施例2制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与防弹钢板焊接接头的抗剪强度为61mpa。67.实施例368.(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(86wt％)、al-ti合金粉体(4wt％)、cr2o3粉体(2wt％)、tio2粉体(2wt％)、zro2粉体(2wt％)、y2o3粉体(2wt％)、ceo2粉体(2wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到碳化硼复合浆料f1。69.(2)氧化铝复合浆料制备。取al2o3粉体、cu粉体，聚羧酸铵盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化铝研磨球，行星球磨3小时，转速为180rpm，得到固含量为88wt％的氧化铝复合浆料f2(al2o3粉体80wt％、cu粉体8wt％)。70.(3)氧化锆复合浆料制备。取zro2粉体、wc粉体、ti粉体，聚羧酸铵盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化锆研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到固含量为90wt％的氧化锆复合浆料f3(zro2粉体80wt％、wc粉体8wt％、ti粉体2wt％)。71.(4)碳化硼陶瓷预制体制备。将步骤(1)制备得到的碳化硼复合浆料f1均匀涂覆在孔径尺寸为30μm的聚氨酯泡沫上，通过挤压及空气压力使浆料f1均匀地分布在聚氨酯泡沫的骨架上，得到碳化硼陶瓷素坯m1；将碳化硼陶瓷素坯m1在干燥箱中进行干燥处理8h，然后在3mpa的氮气气氛下1380℃进行气压烧结2h，得到所述碳化硼陶瓷预制体m2。72.(5)焊接型碳化硼复合陶瓷制备。将步骤(4)制备得到的碳化硼陶瓷预制体m2完全浸渗于步骤(2)制备得到的氧化铝复合浆料f2中1小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在4mpa的氮气气氛下1380℃进行气压烧结1.5h，制得碳化硼陶瓷预制体m3；接着，将陶瓷预制体m3完全浸渗于步骤(3)制备得到的氧化锆复合浆料f3中0.5小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在2.5mpa的氮气气氛下1380℃进行气压烧结2h，得到所述焊接型碳化硼复合陶瓷。73.本实施例3制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度为100μm，氧化锆涂层的厚度为85μm。74.通过检测得到，本实施例3制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与钛合金连接接头的抗剪强度为85mpa。75.实施例476.制备工艺参照实施例1，主要区别在于：(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(90wt％)、al-si合金粉体(2wt％)、cr2o3粉体(1.6wt％)、fe2o3粉体(1.6wt％)、zro2粉体(1.6wt％)、tio2粉体(1.6wt％)、y2o3粉体(1.6wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为120rpm，得到碳化硼复合浆料f1。77.本实施例4制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度为102μm，氧化锆涂层的厚度为78μm。78.通过检测得到，本实施例4制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与铝合金连接接头的抗剪强度为58mpa。79.实施例580.制备工艺参照实施例1，主要区别在于：(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(82wt％)、al-fe合金粉体(8wt％)、cr2o3粉体(2wt％)、tio2粉体(2wt％)、fe2o3粉体(2wt％)、ceo2粉体(2wt％)、nb2o5粉体(2wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为120rpm，得到碳化硼复合浆料f1。(2)氧化铝复合浆料制备。取al2o3粉体、wc粉体，聚羧酸钠盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化铝研磨球，行星球磨3小时，转速为130rpm，得到固含量为88wt％的氧化铝复合浆料f2(al2o3粉体80wt％、wc粉体8wt％)。(3)氧化锆复合浆料制备。取zro2粉体、ni粉体、cr粉体，聚羧酸钠盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化锆研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到固含量为88wt％的氧化锆复合浆料f3(zro2粉体80wt％、ni粉体5wt％、cr粉体3wt％)。81.本实施例5制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度为30μm，氧化锆涂层的厚度为45μm。82.通过检测得到，本实施例5制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与防弹钢板连接接头的抗剪强度为65mpa。83.实施例684.制备工艺参照实施例1，主要区别在于：(1)碳化硼复合浆料制备。取b4c粉体(82wt％)、al-si合金粉体(6wt％)、wo2粉体(2wt％)、cr2o3粉体(2wt％)、fe2o3粉体(2wt％)、y2o3粉体(2wt％)、nb2o5粉体(2wt％)、zro2粉体(2wt％)进行混合，以无水乙醇为溶剂，羧甲基纤维素钠(cmc)作为增稠剂，加入b4c研磨球，行星球磨3小时，转速为120rpm，得到碳化硼复合浆料f1。(2)氧化铝复合浆料制备。取al2o3粉体、ni粉体、mo粉体，聚羧酸钠盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化铝研磨球，行星球磨3小时，转速为150rpm，得到固含量为89wt％的氧化铝复合浆料f2(al2o3粉体80wt％、ni粉体4wt％、mo粉体5wt％)。(3)氧化锆复合浆料制备。取zro2粉体、cr粉体、ti粉体，聚羧酸钠盐分散剂、聚醚消泡剂进行混合，以去离子水为溶剂，加入氧化锆研磨球，行星球磨3小时，转速为160rpm，得到固含量为89wt％的氧化锆复合浆料f3(zro2粉体80wt％、cr粉体6wt％、ti粉体3wt％)。85.本实施例6制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷中，氧化铝涂层的厚度为80μm，氧化锆涂层的厚度为150μm。86.通过检测得到，本实施例6中制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与钛合金连接接头的抗剪强度为76mpa。87.从实施例1-6可以看出，本发明通过al2o3、zro2、金属粉作为过渡层设计，通过组分设计金属及金属化合物掺杂制备的多孔碳化硼作为基体层，采用气压烧结方式，可以获得具有碳化硼基体层/氧化铝涂层/氧化锆涂层结构的易焊接碳化硼防弹陶瓷。88.对比例189.(1)碳化硼复合浆料制备。同实施例1。90.(2)碳化硼陶瓷制备。将碳化硼复合浆料f1进行干燥、筛粉、干压、等静压，得到碳化硼陶瓷素坯m1；将碳化硼陶瓷素坯m1在干燥箱中进行干燥处理8h，然后在3mpa的氮气气氛下1350℃进行气压烧结2h，得到碳化硼陶瓷。91.通过检测得到，本对比实例1中制备得到的碳化硼陶瓷与钛合金连接接头的抗剪强度为23mpa。92.对比例293.(1)碳化硼复合浆料制备。同实施例1。(2)氧化铝复合浆料制备。同实施例1。(3)碳化硼陶瓷预制体制备。同实施例1。(4)焊接型碳化硼复合陶瓷制备。将步骤(3)制备得到的碳化硼陶瓷预制体m2完全浸渗于步骤(2)制备得到的氧化铝复合浆料f2中0.5小时，取出后在干燥箱中干燥处理3h，然后在4mpa的氮气气氛下1350℃进行气压烧结2.3h，得到焊接型碳化硼复合陶瓷。94.通过检测得到，本对比实例2制备得到的焊接型碳化硼复合陶瓷与钛合金连接接头的抗剪强度为31mpa。95.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。









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