[发明专利]一种二硼化钛基陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二硼化钛基陶瓷复合材料及其制备方法。其相组成至少包括TiB₂、TiC、Ti和(TiO_1.20)_3.12，其制备方法为将碳源、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；将所述TiB₂混合粉体模压成形、干燥、或干燥后碳化，获得TiB₂‑C素坯；用Ti、Al₂O₃和NH₄Cl的混合粉末埋住TiB₂‑C素坯及Ti块，进行真空熔渗，获得二硼化钛基陶瓷复合材料。本发明的方法步骤简单、温度要求低，在较低制备成本的条件下能够获得致密度高的二硼化钛基陶瓷复合材料，在制备过程中样品尺寸变化1％，属净尺寸烧结；并且本发明的方法能够生产各种形状复杂的产品。

技术领域

本发明涉及一种二硼化钛基陶瓷复合材料及其制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。

背景技术

二硼化钛(TiB₂)陶瓷具有高熔点、高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、良好的导电性和导热性等优异性能，在冶金、化工、机械、军工等领域具有广泛的应用前景。

但TiB₂陶瓷熔点高达2980℃，且韧性低、晶界移动阻力很大；因此，TiB₂陶瓷的制备较困难。目前常规TiB₂陶瓷制备工艺是热压烧结、放电等离子烧结(SPS)和无压烧结工艺。热压烧结和SPS烧结TiB₂陶瓷，采用TiB₂细粉(粒度≤3μm)和40-100MPa的高压力，制备效率低，工艺成本很高。无压烧结TiB₂陶瓷，采用TiB₂超细粉(粒度≤1μm)和2100℃的高温，原料昂贵。这些方法都存在着烧结温度和压力高、成本高、陶瓷材料韧性低、产品尺寸和形状受限等缺点，使二硼化钛陶瓷材料的推广应用受到了很大的限制。在TiB₂陶瓷中添加第二相(如TiC和SiC等)形成颗粒增强的TiB₂基陶瓷复合材料，可增加TiB₂陶瓷的断裂韧性，然而由于其在烧结过程中的变形、开裂和高成本，使其在实际生产中也遇到了许多困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种二硼化钛基陶瓷复合材料及其制备方法，制备方法是采用反应熔渗烧结法制备，先将原料模压成形，再进行无压真空渗钛，同时在烧结温度低，烧结过程无形变的情况下，制成性能稳定的二硼化钛基陶瓷复合材料。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种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。

优选地，二硼化钛基陶瓷复合材料还包括TiB和Ti₃B₄。

一种二硼化钛基陶瓷复合材料的制备方法，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；