技術領域

本發明涉及一種陶瓷復合材料的技術領域，特別涉及一種BN包覆SiC復合顆粒及其制備方法。

背景技術

鋁基復合材料是以鋁及鋁合金為基體，與顆粒增強體人工合成的復合材料，是具有發展潛力的金屬基復合材料之一，具有比強度和比剛度高、高溫性能好、更耐疲勞和更耐磨、阻尼性能好和熱膨脹系數低等優點。

目前用于鋁基復合材料的增強顆粒材料有SiC、Al₂O₃等。SiC陶瓷具有密度低、高溫強度大、抗氧化性強、耐磨損性好、熱穩定性好、熱膨脹系數小、熱導率大、硬度高、抗熱震、耐化學腐蝕和優異的綜合性能等優良特性。然而Al基體和SiC顆粒之間的界面結合不理想，SiC增強體材料與Al熔體的潤濕角大于90°，金屬液體很難浸入到增強材料之間，就會造成材料內部形成大量空洞缺陷，這極大的限制了SiC_p/Al復合材料的進一步應用和發展。

現有技術中通常通過添加合金元素或者物理化學清洗的方法來提高陶瓷顆粒的潤濕性。合金元素包括鎂、鈣、鈦、鋯等元素，通過在液態法制備SiC/Al復合材料的過程中加入合金元素來降低鋁熔體的表面張力，減少熔體的固液界面能，從而提高陶瓷顆粒的潤濕性，但是合金元素的加入容易造成陶瓷顆粒的團聚現象，造成陶瓷顆粒在鋁熔體中分布不均；物理化學清洗能除去顆粒表面的氧化膜和污染物，改善陶瓷顆粒與鋁熔體的潤濕性，但是其效果不佳。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種BN-SiC復合顆粒及其制備方法，在SiC顆粒表面包覆BN鍍層，將包覆有BN鍍層的SiC復合顆粒應用于鋁基復合材料的制備，可以極大的提高SiC顆粒與鋁基體的潤濕性。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種BN-SiC復合顆粒，包括SiC顆粒和包覆在所述SiC顆粒外的BN鍍層，所述BN鍍層的厚度為0.5～20μm；

優選的SiC顆粒的粒徑為0.05～700μm；

優選的BN-SiC復合顆粒的粒徑為0.6～720μm；

本發明提供了一種上述方案所述復合顆粒的制備方法，采用磁控濺射法在SiC顆粒表面沉積BN鍍層，得到BN-SiC復合顆粒；

優選的磁控濺射法具體包括以下步驟：

(1)將SiC顆粒裝入工裝，對真空腔進行抽真空；

(2)向所述抽真空后的真空腔內充入惰性氣體；

(3)將SiC顆粒溫度加熱至300～500℃；

(4)控制超聲波振動頻率為(0W,350W]，樣品臺擺動頻率為1～150次/分鐘，在SiC顆粒表面磁控濺射沉積BN鍍層，得到BN-SiC復合顆粒；

優選的步驟(1)中真空腔抽真空后的真空度為4×10^-4～4×10^-3Pa；

優選的步驟(2)中充入惰性氣體至真空腔內氣壓為0.1～15Pa；

優選的步驟(4)中磁控濺射的功率為100～250W；

優選的步驟(4)中磁控濺射的時間為2～6h；

優選的磁控濺射沉積BN鍍層后還包括：將BN-SiC復合顆粒保溫20～60min的步驟。

本發明提供了一種BN-SiC復合顆粒，包括SiC顆粒和包覆在所述SiC顆粒外的BN鍍層，所述BN鍍層的厚度為0.5～20μm。本發明提供的BN-SiC復合顆粒BN鍍層均勻，極大的提高了SiC顆粒與鋁基體的潤濕性，為SiC_p/Al復合材料的進一步應用和發展提供了基礎。實驗結果表明，BN包覆后的SiC顆粒與Al液的潤濕角由未包覆前的105°減小到25～70°，潤濕性顯著提高。

本發明提供了一種BN-SiC復合顆粒的制備方法，采用磁控濺射法在SiC顆粒表面沉積BN鍍層，得到BN-SiC復合顆粒。本申請提供的制備方法操作步驟簡單，得到的BN鍍層厚度均勻，致密性好，容易實現工業化生產。

附圖說明

圖1為未包覆BN鍍層的SiC顆粒與鋁液的潤濕角圖，潤濕角θ＝105°；

圖2為實施例1制備的SiC-BN復合顆粒與鋁液的潤濕角圖，潤濕角θ＝29°。

具體實施方式

本發明提供了一種BN-SiC復合顆粒，包括SiC顆粒和包覆在所述SiC顆粒外的BN鍍層，所述BN鍍層的厚度為0.5～20μm。

本發明提供的BN-SiC復合顆粒包括包括SiC顆粒。在本發明中，所述SiC顆粒的粒徑優選為0.05～700μm，更優選為1～500μm，最優選為100～400μm。