[发明专利]一种采用Zn助熔剂合成Ti3B2N的方法

说明书

本发明提供一种采用Zn助熔剂合成Ti₃B₂N的方法，包括如下步骤：分别称取TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；且TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉三种原料的摩尔比TiH₂∶B∶BN＝(2.5～3.5)∶(0.7～1.3)∶(0.7～1.3)。将称取的TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；向混合料中加入该混合料重量比5～15％的金属Zn粉作为助熔剂，混合均匀，压片，然后在惰性保护气氛下升温至700～1000℃，保温1～6h；待上述步骤完成后得样品；在惰性保护气氛下，样品自然冷却至室温后，再采用稀盐酸除去样品中残留的Zn，得Ti₃B₂N。本发明通过添加Zn粉助熔剂，成功将Ti₃B₂N合成温度降低到了700～1000℃，因此本发明可以明显降低Ti₃B₂N的合成温度，对于实际应用十分重要，适合工业规模化生产，降低生产成本。

技术领域

本发明属于结构材料领域，具体涉及的是一种采用Zn助熔剂合成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430.22GPa，剪切模量181.06GPa)，高强度等。同时，Ti₃B₂N具有很低的密度(理论密度4.80g/cm³)。

中国专利申请2016100610872公开了一种新型陶瓷晶体Ti₃B₂N及其制备方法，该申请采用高温固相反应法合成Ti₃B₂N，但是该申请需要的合成温度较高1100-1200℃，不利于产品的实际生产，且高温生产成本较高，且该申请公开的合成技术尚不成熟，还需继续改进。

因此，寻找其它合成方法，降低合成温度，对于Ti₃B₂N材料的实际应用具有很好的现实意义。

发明内容

本发明目的是克服上述现有技术中新材料Ti₃B₂N的合成温度高的问题缺陷，而提出的一种采用Zn助熔剂合成Ti₃B₂N的方法。本发明提供的合成方法可以大幅降低Ti₃B₂N的合成温度，适合工业规模化生产，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采用Zn助熔剂合成Ti₃B₂N的方法，所述合成Ti₃B₂N的方法包括如下步骤：

1)分别称取TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；

且所述TiH₂粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH₂∶B∶BN＝(2.5～3.5)∶(0.7～1.3)∶(0.7～1.3)；

2)将步骤1)中称取的TiH₂粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；

3)向步骤2)中的混合料中加入该混合料重量比5～15％的金属Zn粉作为助熔剂，混合均匀，压片，然后在惰性保护气氛下升温至700～1000℃，保温1～6h；

4)待步骤3)完成后得样品；在惰性保护气氛下，样品自然冷却至室温后，再采用稀盐酸除去样品中残留的Zn，得Ti₃B₂N。