[发明专利]一种二硼化钛基陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种二硼化钛基陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、将碳源、TiB₂粉末和无水乙醇混合均匀，烘干去除无水乙醇，制成TiB₂混合粉体；

S2、将所述TiB₂混合粉体在150～300MPa的压力下模压成形，干燥，获得TiB₂-C素坯；

或将干燥后的成形样品碳化，获得TiB₂-C素坯；当碳源为炭黑粉末和石墨粉末时，无需碳化过程，但需在原料混合过程中加入聚乙烯醇作为粘结剂，此时碳源的C元素与聚乙烯醇的重量比为3～6:1；

S3、将所述TiB₂-C素坯作为骨架，Ti块作为熔渗剂，用质量比为Ti:Al₂O₃:NH₄Cl＝80:17:3的混合粉末埋住所述TiB₂-C素坯和Ti块，进行真空熔渗，获得二硼化钛基陶瓷复合材料；其相组成至少包括TiB₂、TiC、Ti和(TiO_1.20)_3.12。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述碳源中的C元素与TiB₂粉末的重量比为1:6～32，所述碳源中的C元素与无水乙醇的重量比为1:4～31；所述TiB₂粉末的粒度≤0.3mm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述碳源包括酚醛树脂、蔗糖、炭黑粉末或石墨粉末中至少一种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述烘干去除无水乙醇为在40～50℃条件下烘干10～20h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述TiB₂混合粉体过筛，选取粒度在60～100目之间的TiB₂混合粉，进行步骤S2中的模压成形。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述压力为150～300MPa，所述干燥的温度为50℃时间为2～10h。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述碳化的过程是先以1℃/min的速度升温至700℃，然后保温3h。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述真空熔渗时的真空度≤50Pa；所述熔渗的过程是先以3～10℃/min的速度升温至1600～1800℃，然后保温20～60min。

9.如权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述熔渗剂Ti块的用量按如下步骤计算获得：

(a)测量TiB₂-C素坯质量，根据复合粉体中碳所占百分数计算素坯中碳的质量，根据化学反应式C+Ti＝TiC，碳的摩尔数与钛的摩尔数相同，计算与素坯中碳反应所需钛质量m₁；

(b)测量TiB₂-C素坯的体积，根据质量守恒计算反应后二硼化钛与碳化钛的质量，计算获得二硼化钛与碳化钛所占体积，所述TiB₂-C素坯体积减去二硼化钛与碳化钛所占体积，即为气孔体积，即得填充素坯中的剩余气孔所需钛质量m₂；

(c)所需熔渗剂Ti块的质量为m×150％，所述m＝m₁+m₂。