[發明專利]一種無中間相的高硬度TiB2

有效

• 申請號: 201910604867.0
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110282983B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 胡美華;畢寧;劉明明;李尚升;宿太超;胡強
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理有限公司 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明公開了一種無中間相的高硬度TiB₂?B₄C陶瓷復合材料的高壓制備方法及其應用，所述制備方法包括如下步驟：將純度為99％的TiC和純度為99.9％的B粉，按照摩爾比為1：6的比例進行配料；以無水乙醇為液體混合介質，在行星球磨機上將配料混合球磨4小時，得到混合均勻的混合物；混合物進行真空干燥處理，得到干燥的混合粉末；混合粉末倒入合金模具進行預壓成型，得到一定尺寸的圓柱塊體；預壓成型的圓柱形混合料組裝于葉蠟石合成塊內；組裝后的葉蠟石合成塊進行干燥處理；干燥的葉蠟石合成塊置于國產六面頂高壓設備內進行高壓原位反應制備TiB₂?B₄C陶瓷復合材料。本發明具有工藝過程簡單、制備時間短、樣品純度高、致密性好等優點，可廣泛用于特種陶瓷的制備。

技術領域

本發明涉及陶瓷基復合材料技術領域，具體涉及一種TiB₂-B₄C陶瓷復合材料的高壓制備方法。

背景技術

尋找新型的多功能超硬材料，一直是該領域材料科學家的追求的目標。高硬度的材料應該同時具有強共價鍵抵抗塑性形變的能力和高價電子密度抵抗彈性形變的能力。理論研究證明，過渡金屬(TM)輕元素(B、C、N、O 等)化合物由于過渡金屬具有較高的價電子密度并且在過渡金屬原子和輕元素原子之間可形成強共價鍵，因此被認為是潛在的超硬材料。

就陶瓷基復合材料的制備來說，常見的方法包括兩大類：一類是采用復合材料組成的物質進行直接的燒結，輔以一定的金屬或者陶瓷燒結助劑；另一類是使用陶瓷基復合材料組成的元素單質或者化合物為原材料，通過化學反應原位生成陶瓷基復合材料，該方法具有更高的致密性和更細的晶粒等優點，大幅度的提升了材料的機械性能，改善了導電導熱等其他方面的功能。

目前，常見的過渡金屬-輕元素化合物的陶瓷基復合材料面臨如何增大致密性和控制陶瓷晶粒的長大等問題，制約陶瓷基復合材料性能的提高。尚未發現有文獻報道一種能夠簡單快捷地制備一種TiB₂-B₄C陶瓷復合材料的高壓制備方法，并且陶瓷具有接近理論密度值的密度和較高的機械硬度的技術。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種TiB₂-B₄C陶瓷復合材料的高壓制備方法。采用高壓條件下原位反應制備的TiB₂-B₄C陶瓷復合材料具有接近理論密度值的密度和較高的機械硬度。

具體而言，本發明提供了一種TiB₂-B₄C陶瓷復合材料的高壓制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1)TiC粉和B粉按照1：6的摩爾比分別稱取一定的量；

步驟2)將稱量的TiC粉和B粉進行均勻球磨，得到混合均勻的混合物；

步驟3)將所述混合物進行干燥處理；

步驟4)將所述干燥后混合物預壓制成圓柱塊體；

步驟5)將所述預壓成型的圓柱塊體組裝于葉蠟石合成塊內；

步驟6)組裝后的葉蠟石合成塊進行干燥處理；

步驟7)將所述干燥后的葉蠟石復合塊置于國產六面頂高壓設備內進行高壓原位反應制備TiB₂-B₄C陶瓷復合材料。

在一種優選實現方式中，所述原材料TiC的純度為99％、粒徑為2～4μ m；B粉純度為99.9％，粒徑為10～20μm；TiC與B按照1：6的摩爾比進行配料。