[发明专利]一种合成高纯度Ti3

说明书

本发明属于结构材料领域，尤其公开一种合成高纯度Ti₃B₂N的方法。按TiH₂粉、无定型B粉、六方BN粉三种原料的摩尔比TiH₂：B：BN=3：(0.9~1.1)：(0.9~1.1)，称取TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉；将称取的TiH₂粉、无定型B粉、六方BN粉混匀，压片，然后在惰性保护气氛下以5~10℃/min的速率升温至1200~1300℃，保温3~6h；烧结完成后，在惰性保护气氛下，自然冷却至室温，得高纯Ti₃B₂N。本发明具有以下优点：1、工艺简单，无需热压；2、工艺设备简单、维护保养方便；3、本发明制备的Ti₃B₂N材料的纯度高达75%。

技术领域

本发明属于结构材料领域，尤其涉及一种合成高纯度Ti₃B₂N的方法。

背景技术

Ti₃B₂N是一种新型的三元层状化合物，它具有高模量（杨氏模量430.22 GPa，剪切模量181.06 GPa），高强度等。同时，Ti₃B₂N具有很低的密度（理论密度4.80 g/cm³）。作为一种最新发现的晶体具有较好的硬度和导电性，但其制备方法并不完善，申请人在早前申请的专利（申请号2016100610872）中，以Ti粉作为Ti源合成Ti₃B₂N的方法，产品纯度并不高，杂质TiN、TiB₂含量较高。因此，制备高纯度Ti₃B₂N在研究高硬度、导电陶瓷材料领域具有很好的现实意义。

发明内容

为解决新型材料Ti₃B₂N合成纯度低的问题，本发明的目的在于提供一种合成高纯度Ti₃B₂N的方法，该方法工艺简单，适合工业规模化生产。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种合成高纯度Ti₃B₂N的方法：按TiH₂（氢化钛）粉、无定型B（硼）粉、六方BN（氮化硼）粉三种原料的摩尔比TiH₂：B：BN=3：(0.9~1.1)：(0.9~1.1)，称取TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉；将称取的TiH₂粉、无定型B粉、六方BN粉混匀，压片，然后在惰性保护气氛下以5~10℃/min的速率升温至1200~1300℃，保温3~6h；烧结完成后，在惰性保护气氛下，自然冷却至室温，得高纯（75%以上）Ti₃B₂N。

为使物料混合更加均匀，在TiH₂粉、无定型B粉、六方BN粉的混匀过程中优选添加无水乙醇作为分散剂，该混匀过程具体为：将称取的TiH₂粉、无定型B粉、六方BN粉加入无水乙醇混合5~30h后，自然晾干。

较好地，无水乙醇的加入量保证其液面没过物料，优选没过物料1~5mm。

本发明的TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉纯度为99.9%以上。

本发明具有以下优点：1、工艺简单，无需热压；2、工艺设备简单、维护保养方便；3、本发明制备的Ti₃B₂N材料的纯度高达75%。

附图说明

图1：实施例1制备的Ti₃B₂N的XRD图谱。