[發明專利]一種核殼結構TiB2

有效

• 申請號: 202010416184.5
• 申請日: 2020-05-17
• 公開（公告）號: CN113106314B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 吳寧;劉浪飛;周浩鈞;黃明初;孫小平;羅豐華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C29/14
• 分類號: C22C29/14;C22C29/00;C22C1/05;B22F3/10
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1.一種核殼結構TiB₂基金屬陶瓷，其特征在于所述TiB₂基金屬陶瓷的質量百分比組分組成為：TiB₂：35～55%，TiC： 15～28 %，WC：10～20%，Co：9～11%，Ni：9～11%，其中: WC:TiC= 0.6～1.0；核殼結構TiB₂基金屬陶瓷的具體制備步驟如下：

(1) 混合粉末的配制：將TiB₂、TiC、WC、Co、Ni粉末按上述質量百分比通過行星球磨或滾筒球磨混料，在70～80 ℃的真空干燥箱中干燥后，過80目篩進行篩分去團聚，得到TiB₂基金屬陶瓷混合粉末；

(2) 還原：采用氫氣還原爐，把步驟(1)的混合粉末在氫氣氛圍中，以3～10 ℃/min的速率升溫至400～500 ℃并保溫1～3 h，然后繼續以3～10 ℃/min的速率升溫至700～800℃并保溫1～3 h，最后在氫氣的保護下隨爐冷卻到室溫；

(3) 壓制成型：采用冷等靜壓成型將步驟(2)還原的混合粉末，在250～300MPa壓力下保壓60～120 s，壓制成密度為3.56～4.23 g/cm³的生坯；

(4) 燒結：將步驟(3)生坯進行真空燒結，真空度為10^-3～10^-1 Pa，燒結溫度為1450～1500 ℃，保溫0.5～2 h，得到具有典型核殼結構的TiB₂基金屬陶瓷復合材料，燒結后金屬陶瓷的體積密度為5.42～5.94 g/cm³，抗彎強度為898～1376MPa，斷裂韌性為15.25～18.75MPa·m^1/2，硬度為15.9～17.6GPa；

所述TiB₂基金屬陶瓷所使用的原材料中，TiB₂的平均粒度為3.5～4.0μm，TiC的平均粒度為0.5～0.8 μm，WC的平均粒度為0.8～1.2 μm，Co的平均粒度為1～3 μm，Ni的平均粒度為1～3 μm。

2.如權利要求1所述的一種核殼結構TiB₂基金屬陶瓷的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下：

(1) 混合粉末的配制：將TiB₂、TiC、WC、Co、Ni粉末按上述質量百分比通過行星球磨或滾筒球磨混料，在70～80 ℃的真空干燥箱中干燥后，過80目篩進行篩分去團聚，得到TiB₂基金屬陶瓷混合粉末；

(2) 還原：采用氫氣還原爐，把步驟(1)的混合粉末在氫氣氛圍中，以3～10 ℃/min的速率升溫至400～500 ℃并保溫1～3 h，然后繼續以3～10 ℃/min的速率升溫至700～800℃并保溫1～3 h，最后在氫氣的保護下隨爐冷卻到室溫；

(3) 壓制成型：采用冷等靜壓成型將步驟(2)還原的混合粉末，在250～300MPa壓力下保壓60～120 s，壓制成密度為3.56～4.23 g/cm³的生坯；

(4) 燒結：將步驟(3)生坯進行真空燒結，真空度為10^-3～10^-1 Pa，燒結溫度為1450～1500 ℃，保溫0.5～2 h，得到具有典型核殼結構的TiB₂基金屬陶瓷復合材料，燒結后金屬陶瓷的體積密度為5.42～5.94 g/cm³，抗彎強度為898～1376MPa，斷裂韌性為15.25～18.75MPa·m^1/2，硬度為15.9～17.6GPa。