[發(fā)明專利]一種TiB-TiB2-Al復(fù)合陶瓷的快速制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710535944.2
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107419126B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程興旺;張朝暉;胡正陽;王富恥;王虎;李昇霖;宋奇;李云凱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/00;B22F3/105
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種TiB?TiB₂?Al復(fù)合陶瓷的快速制備方法，屬于功能防護(hù)材料制備領(lǐng)域。所述方法將TC4粉，Al粉和TiB₂粉加入球磨罐中，加入球磨介質(zhì)，球磨至混合均勻，干燥，得到混合粉體；采用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)對所述混合粉體進(jìn)行燒結(jié)處理，得到TiB?TiB₂?Al復(fù)合陶瓷。所述方法制備得到的TiB?TiB₂?Al復(fù)合陶瓷致密度高，硬度高，強(qiáng)度高，綜合性能良好，可應(yīng)用于防護(hù)材料領(lǐng)域；生產(chǎn)工藝簡單易行，周期短，實用性強(qiáng)，利于工業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種TiB-TiB₂-Al復(fù)合陶瓷的快速制備方法，屬于功能防護(hù)材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭中，作戰(zhàn)人員和武器裝備的防護(hù)日益受到重視。然而，傳統(tǒng)的裝甲防護(hù)系統(tǒng)又難以實現(xiàn)防護(hù)效能與機(jī)動性能的有機(jī)結(jié)合，因此目前迫切需要研制一種高效、輕質(zhì)的裝甲防護(hù)系統(tǒng)。近年來，陶瓷復(fù)合材料在裝甲防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了人們的廣泛關(guān)注。

硼化鈦體系陶瓷作為一種新型具有耐腐蝕、硬度高、熔點高、模量高、密度相對較低等突出特性，是極為理想的重型裝甲材料，將其用于戰(zhàn)車的裝甲面板，能夠防御大口徑穿甲彈的侵徹。但是作為陶瓷，它的致命弱點——脆性，斷裂韌性差，不易燒結(jié)大大限制了其更廣泛的應(yīng)用。因此，改善硼化鈦體系陶瓷的韌性，提高致密度已成為硼化鈦體系陶瓷材料得到進(jìn)一步應(yīng)用的核心問題。

根據(jù)資料報道，通過添加金屬(鋁)后，可以使一些陶瓷材料(例如B₄C， SiC等)燒結(jié)溫度大大降低，保溫時間也會縮短。并且，在燒結(jié)過程中液相的鋁可以有效填充陶瓷晶粒間的縫隙，提高致密度。此外，鋁還可作為粘結(jié)相，顯著提升陶瓷材料的韌性。但是，由于TiB-TiB₂-Al復(fù)相陶瓷制備工藝復(fù)雜，成本高，截止目前為止，還沒有將其應(yīng)用到防護(hù)材料的報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種TiB-TiB₂-Al復(fù)合陶瓷的快速制備方法，所述方法以TC4粉，Al粉和TiB₂粉為原料，采用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)，利用其燒結(jié)效率高，外加壓力和燒結(jié)氣氛可控的優(yōu)點，在較低的燒結(jié)溫度下原位反應(yīng)制備TiB-TiB₂-Al體系復(fù)合陶瓷，既能繼承TiB₂陶瓷的優(yōu)點，提高致密度與韌性，又能降低燒結(jié)溫度，降低成本。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種TiB-TiB₂-Al復(fù)合陶瓷的快速制備方法，所述方法步驟如下：

(1)將TC4粉、TiB₂粉和Al粉加入球磨罐中，加入球磨介質(zhì)，混合均勻得到混合泥漿，干燥，得到混合粉體；

其中，TC4粉和TiB₂粉的質(zhì)量比為0.69～4.63:1；Al粉的質(zhì)量為混合粉體質(zhì)量的1％～30％；

優(yōu)選TC4粉的粒徑≤80μm；優(yōu)選TiB₂粉的粒徑≤20μm；優(yōu)選Al粉的粒徑≤80μm；

優(yōu)選球磨，采用SM-QB行星式球磨機(jī)；

優(yōu)選球磨參數(shù)為：球磨介質(zhì)為無水乙醇；球料比為3:1；球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300 r/min，球磨時間為0.5h～1h；

優(yōu)選磨球由質(zhì)量比為1:1的大瑪瑙球和小瑪瑙球組成，大瑪瑙球的直徑為 10mm，小瑪瑙球的直徑為5mm；

優(yōu)選干燥為：

將球磨完成后的混合泥漿于70℃～80℃真空干燥至球磨介質(zhì)揮發(fā)完畢后，再于30℃～80℃干燥0.5h～1h；

優(yōu)選真空干燥采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，轉(zhuǎn)速為40r/min～100r/min；