[發(fā)明專利]一種TiN-NbC復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010177281.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111348919A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李艷國;鄒芹;王明智;鄒娟;黨賞
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/645
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.一種TiN-NbC復(fù)合材料，其特征在于，其原料組成包含碳化鈮微粉和TiNx，其中0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3，所述碳化鈮微粉的體積百分比為10～40vol.％，TiNx的體積百分比為60～90vol.％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiN-NbC復(fù)合材料，其特征在于：所述碳化鈮微粉的純度＞99％，粒度為150nm以細；TiNx的粒度為150nm以細。

3.一種如權(quán)利要求1～2任一權(quán)利要求所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將鈦粉和尿素組成的原料粉末進行球磨，球料質(zhì)量比為10:1～20:1，轉(zhuǎn)速為350～600r/min，球磨20～60h，每轉(zhuǎn)60min，停機20min進行散熱，然后制得粒度為150nm以細的TiNx；

S2、將碳化鈮粉末進行球磨細化，球料質(zhì)量比為10:1～20:1，轉(zhuǎn)速為250～450r/min，球磨10～40h，每轉(zhuǎn)60min，停機10min進行散熱，然后制得粒度為150nm以細的碳化鈮微粉；

S3、在所述TiNx中加入所述碳化鈮微粉并進行球磨混料，且所述碳化鈮微粉的體積百分比為10～40vol.％，球料質(zhì)量比為5:1～10:1，球磨轉(zhuǎn)速為250～350r/min，球磨10h，每轉(zhuǎn)60min，停機20min進行散熱，完成TiNx與所述碳化鈮微粉的混料，并將混料完成的TiNx和碳化鈮微粉混合物裝填入硬質(zhì)合金模具中進行預(yù)壓，預(yù)壓壓力為100～500MPa，預(yù)壓10～30s，得到預(yù)壓后樣品，然后把預(yù)壓后樣品裝入石墨模具中進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)壓力為20～50MPa，燒結(jié)溫度為1100～2000℃，保溫為10～120min，然后降溫卸壓，制得TiN-NbC復(fù)合材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：在所述步驟S1中所述原料中鈦粉與尿素粉摩爾比為6:1或5:1或4:1或10:3或20:7或5:2或20:9或20:11或5:3或20:13。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述鈦粉的粒徑為＜30μm，純度＞99.5％。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：在所述步驟S1中，球磨過程中采用分散劑，且所述分散劑為分析純≥99.7％的工業(yè)乙醇，每10g的所述原料粉末中加入0.2～0.5mL的分散劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述碳化鈮粉末的粒徑為1～3μm，純度＞99％。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料，其特征在于：步驟S1、S2和S3的球磨過程均采用5mm和8mm兩種WC硬質(zhì)合金球。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiN-NbC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟S3中燒結(jié)的具體工藝為：首先，對預(yù)壓后樣品緩慢施加壓力至20～50MPa；然后，以20℃/min的升溫速率從室溫升到1000℃，在1000℃保溫10min；再以20℃/min的升溫速率從1000℃升到1100～2000℃，保溫10～120min，隨爐冷卻，得到毛坯，將制備的毛坯進行表面磨削、去毛刺處理，最終得到所述TiN-NbC復(fù)合材料；

且在燒結(jié)過程中爐溫400℃前爐內(nèi)真空度為10～40Pa，爐溫加熱到400℃之后，爐內(nèi)充氮氣保護。