[發(fā)明專利]一種TiB2基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107056304A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉金;張翰超;劉冠杞
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/64
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11473
• 代理人: 閆冬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種TiB₂基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

TiB₂基陶瓷復(fù)合材料由于其具有高熔點、高硬度、高比強度、優(yōu)異的熱導(dǎo)率，摩擦系數(shù)低，熱膨脹系數(shù)小，并且具有較好的耐磨性、化學穩(wěn)定性和抗氧化性等特點而備受關(guān)注，尤其是在1700℃下仍具有較好熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性等特點，使其作為新型陶瓷刀具的應(yīng)用提供了可能，因此具有成為第四代刀具材料的潛力。

TiC，TiN和Ti(CN)具有高熔點，高硬度和較好的摩擦學性能，以及與TiB₂優(yōu)良的物理和化學相容性，使得其常與TiB₂進行復(fù)合，以提高TiB₂的力學性能，并一定程度的降低TiB₂的陶瓷的燒結(jié)難度。

然而，由于TiB₂-TiC、TiB₂-TiN和TiB₂-Ti(CN)陶瓷復(fù)合材料具有的高熔點，高共價鍵能以及低的自擴散系數(shù)，使得燒結(jié)溫度需要高于2000℃或采用熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)的方法才能致密。而采用Ni，Co等低熔點金屬作為粘結(jié)相降低燒結(jié)溫度，會帶來兩方面問題，一方面由于Ni，Co等金屬與TiB₂基陶瓷復(fù)合材料的潤濕性較差，導(dǎo)致燒結(jié)過程中陶瓷晶粒異常長大，降低力學性能；另一方面，金屬粘接相會降低復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和紅硬性。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實踐終于獲得了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種TiB₂基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。

一種TiB₂基陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

第一步，將40％～60％的TiC粉體，8％～35％的Ti粉體，以及余量為TiB₂粉體，按質(zhì)量百分比混合后置于球磨機球墨，球料質(zhì)量比為(20～40):1，球墨時間為5～20h，然后過100～400目篩，得到TiB₂-TiC-Ti混合粉體；

第二步，將上述混合粉體在真空或氬氣氣氛下無壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1500～1700℃，保溫時間30～120min，得到TiB₂-TiC_1-x陶瓷復(fù)合材料。

較佳的，TiN粉體替換所述TiC粉體，得到TiB₂-TiN_1-x陶瓷復(fù)合材料。

較佳的，Ti(CN)粉體替換所述TiC粉體，得到TiB₂-Ti(C_1-x,N_1-y)陶瓷復(fù)合材料。

較佳的，TiH₂代替所述Ti粉體，并在所述第二步進行前，先在600～800℃下保溫30min脫氫。

較佳的，所述混合粉體的晶粒尺寸小于100nm。

較佳的，原料制備復(fù)合材料可替代其他方案制備的TiB₂，TiC，TiN和Ti(CN)粉體。

較佳的，Ti和TiH₂添加劑可替代采用其他的Ti源，例如可在高溫下分解為Ti的添加劑。

本發(fā)明的有益效果:

本發(fā)明工藝簡單，Ti作為低熔點金屬作為粘結(jié)相降低燒結(jié)溫度而且比Ni，Co的成本低廉，本發(fā)明操作工序過程簡單，通過本發(fā)明方法制備的復(fù)合材料致密性高，燒結(jié)過程中陶瓷晶粒小，從而得到的復(fù)合材料的力學性能好和化學穩(wěn)定性高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實施例中的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明TiB₂基陶瓷復(fù)合材料的的XRD圖譜，圖中a表示TiB₂-40TiC_0.68；b表示TiB₂-40TiC_0.84；c表示TiB₂-40TiC_0.96。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。

本發(fā)明實施例中采用的復(fù)合原料的粉體粒徑均不大于20μm。

實施例1