[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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一種核殼結構TiB₂基金屬陶瓷，TiB₂基金屬陶瓷的質量百分比的組分組成為：TiB₂：35～55％，TiC：15～28％，WC：10～20％，Co：9～11％，Ni：9～11％，其中:WC:TiC＝0.6～1.0。先配制混合粉末，再用氫氣還原，壓制成型，最后燒結，得到金屬陶瓷的體積密度為5.42～5.94g/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。本發明采用粉末冶金制備技術，具有工藝流程簡單、生產條件易于控制、適合規模化生產等特點，在精密加工刀具、耐磨材料、模具內襯、高溫抗氧化材料等領域的具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷復合材料領域，具體涉及一種具有核殼結構的TiB₂基金屬陶瓷及其制備方法，可用于制造拉絲模、擠壓模、噴砂嘴、密封元件和精密加工刀具等。

技術背景

二硼化鈦(TiB₂)密度低(4.52g/cm³)，熔點(2980℃)和硬度高(34GPa)，化學穩定性、抗腐蝕性和耐磨性能好，在HCl和HF強酸中性質穩定，具有優異的高溫力學性能，極佳的導電導熱性能(電阻率12.5μΩ·cm，導熱系數25w/m·k) 以及高溫抗氧化性能(抗氧化溫度可達1000℃)。由于以上優異的特性，TiB₂硬質相可廣泛應用于復合材料、金屬陶瓷、有色金屬冶煉、耐磨結構件、防彈裝甲和切削工具等材料領域。目前TiB₂主要的應用如下：

(1)TiB₂陶瓷材料憑借高硬度、高強度、高模量以及對彈丸撞擊產生的能量具有良好的吸收性能，因而可用作坦克裝甲材料；

(2)TiB₂的硬度、強度高，導電性及耐磨性能好，是提高金屬基體使用性能的理想的涂層材料；

(3)TiB₂硬度、強度高，化學穩定性好，常被用作Al、Fe、Cu等金屬的強化劑來制備高性能的彌散強化材料；

(4)在復合陶瓷材料方面，TiB₂可與TiC，TiN，SiC等材料組成復合材料，制作各種耐高溫結構部件及功能部件，如高溫坩堝、引擎部件。

TiB₂也可用于制造拉絲模、擠壓模、噴砂嘴、密封元件等，特別是像TiC、 Ti(C,N)陶瓷顆粒一樣，在精加工刀具等方面的應用，是很有前景的。但由于TiB₂燒結活性低，很難獲得致密的TiB₂塊體材料，再加上單相的TiB₂陶瓷的抗熱沖擊性和斷裂韌性低，因而極大地限制了其實際應用。