[发明专利]一种TiB-TiB2-Al复合陶瓷的快速制备方法

说明书

本发明涉及一种TiB‑TiB₂‑Al复合陶瓷的快速制备方法，属于功能防护材料制备领域。所述方法将TC4粉，Al粉和TiB₂粉加入球磨罐中，加入球磨介质，球磨至混合均匀，干燥，得到混合粉体；采用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结处理，得到TiB‑TiB₂‑Al复合陶瓷。所述方法制备得到的TiB‑TiB₂‑Al复合陶瓷致密度高，硬度高，强度高，综合性能良好，可应用于防护材料领域；生产工艺简单易行，周期短，实用性强，利于工业化。

技术领域

本发明涉及一种TiB-TiB₂-Al复合陶瓷的快速制备方法，属于功能防护材料制备领域。

背景技术

在现代高科技战争中，作战人员和武器装备的防护日益受到重视。然而，传统的装甲防护系统又难以实现防护效能与机动性能的有机结合，因此目前迫切需要研制一种高效、轻质的装甲防护系统。近年来，陶瓷复合材料在装甲防护领域的应用受到了人们的广泛关注。

硼化钛体系陶瓷作为一种新型具有耐腐蚀、硬度高、熔点高、模量高、密度相对较低等突出特性，是极为理想的重型装甲材料，将其用于战车的装甲面板，能够防御大口径穿甲弹的侵彻。但是作为陶瓷，它的致命弱点——脆性，断裂韧性差，不易烧结大大限制了其更广泛的应用。因此，改善硼化钛体系陶瓷的韧性，提高致密度已成为硼化钛体系陶瓷材料得到进一步应用的核心问题。

根据资料报道，通过添加金属(铝)后，可以使一些陶瓷材料(例如B₄C， SiC等)烧结温度大大降低，保温时间也会缩短。并且，在烧结过程中液相的铝可以有效填充陶瓷晶粒间的缝隙，提高致密度。此外，铝还可作为粘结相，显著提升陶瓷材料的韧性。但是，由于TiB-TiB₂-Al复相陶瓷制备工艺复杂，成本高，截止目前为止，还没有将其应用到防护材料的报导。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种TiB-TiB₂-Al复合陶瓷的快速制备方法，所述方法以TC4粉，Al粉和TiB₂粉为原料，采用放电等离子烧结系统，利用其烧结效率高，外加压力和烧结气氛可控的优点，在较低的烧结温度下原位反应制备TiB-TiB₂-Al体系复合陶瓷，既能继承TiB₂陶瓷的优点，提高致密度与韧性，又能降低烧结温度，降低成本。

本发明的目的由以下技术方案实现。

一种TiB-TiB₂-Al复合陶瓷的快速制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将TC4粉、TiB₂粉和Al粉加入球磨罐中，加入球磨介质，混合均匀得到混合泥浆，干燥，得到混合粉体；

其中，TC4粉和TiB₂粉的质量比为0.69～4.63:1；Al粉的质量为混合粉体质量的1％～30％；

优选TC4粉的粒径≤80μm；优选TiB₂粉的粒径≤20μm；优选Al粉的粒径≤80μm；

优选球磨，采用SM-QB行星式球磨机；

优选球磨参数为：球磨介质为无水乙醇；球料比为3:1；球磨机转速为300 r/min，球磨时间为0.5h～1h；

优选磨球由质量比为1:1的大玛瑙球和小玛瑙球组成，大玛瑙球的直径为 10mm，小玛瑙球的直径为5mm；

优选干燥为：

将球磨完成后的混合泥浆于70℃～80℃真空干燥至球磨介质挥发完毕后，再于30℃～80℃干燥0.5h～1h；

优选真空干燥采用真空旋转蒸发仪，转速为40r/min～100r/min；