[发明专利]一种碳化铝钛陶瓷粉体的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化铝钛陶瓷粉体的合成方法，特别是低成本碳化铝钛Ti₃AlC₂陶瓷粉体的常压合成方法，属于陶瓷材料制备技术领域。

背景技术

碳化铝钛Ti₃AlC₂以其高电导率、抗氧化、耐热冲击、耐腐蚀、自润滑、易加工等优良性能，成为轴承、高温结构部件、高速带电摩擦等部件的优选材料。制备工程应用的各种部件，不仅需要大批量低成本的Ti₃AlC₂粉体，而且Ti₃AlC₂粉体必须纯度高，尤其不能含有TiC杂质相。因为杂质相的存在，对Ti₃AlC₂材料的高电导率、自润滑和易加工等优异特性均有不利影响。因此批量化生产低成本高纯度Ti₃AlC₂粉体在实际应用上具有十分重要的意义。

目前，合成Ti₃AlC₂粉体通常以Ti粉、Al粉和C粉为原料，按照Ti∶Al∶C＝3∶1∶2的摩尔比配料，通过常压合成法(中国发明专利ZL200510011650.7)，燃烧合成法(中国发明专利ZL03146390.8；J.Eur.Ceram.Soc.2003，23：567；稀有金属材料与工程.2003，32(7)：56 1.)，机械活化低温合成法(Ceramics International，2007；33：169)等制备Ti₃AlC₂粉体。

但是以Ti粉，Al粉和C粉为原料制备Ti₃AlC₂粉体会存在以下问题：

1)配料中存在Ti粉和C粉，两者反应剧烈，放出大量的热，出现“热爆”现象，导致系统温度急剧升高，造成单质Al挥发损失严重，从而改变了系统中各组元的反应比例，影响Ti₃AlC₂的纯度。

2)反应过程中出现“热爆”现象会引起炉内温度急剧波动，合成过程中的温度参数不易控制。

3)产物中通常存在TiC杂质相，影响了Ti₃AlC₂粉料的纯度和性能；

4)尤其是上述配料中所用Ti粉含量较多，目前Ti粉价格较高，导致合成的Ti₃AlC₂粉料成本过高。

为解决上述问题，中国发明专利(申请号：200610114335.1)公开报道，直接采用TiC粉体代替上述原料中的部分Ti和全部C，按照Ti∶Al∶TiC∶Sn＝1∶1∶1∶0.1的摩尔比配料，合成了高纯度Ti₃AlC₂粉体。这种方法不仅有效解决了热爆问题，而且相应降低了Ti₃AlC₂粉料的成本。

但是上述配料中仍使用了一定量的Ti粉，被称为‘航空金属’的Ti，随着航空航天业的发展，其身价倍增。若合成Ti₃AlC₂粉体不使用Ti粉，不仅能进一步降低Ti₃AlC₂的合成成本，而且可以节约宝贵的Ti资源。

发明内容

本发明的目的是利用氢化钛TiH₂来代替钛Ti，采用TiH₂∶Al∶TiC∶Sn＝1∶1∶1∶0.1新配方合成Ti₃AlC₂粉体，新配方不仅具有Ti∶Al∶TiC∶Sn＝1∶1∶1∶0.1配料所具有的抑止热爆、合成粉体纯度高等优势，而且进一步降低了Ti₃AlC₂的合成成本，因为TiH₂的价格是Ti的1/3。

本发明采用TiH₂粉，Al粉和TiC粉为原料，添加Sn为助剂，以常压合成技术在较宽温度范围、短时间内，实现高纯度、低成本Ti₃AlC₂粉体的批量合成。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种碳化铝钛陶瓷粉体的合成方法：含有以下步骤；

(1)以TiH₂粉，Al粉和TiC粉为原料，添加Sn为助剂，按TiH₂∶TiC∶Al∶Sn＝1∶1∶1∶0.1的摩尔比配料；