[发明专利]一种无中间相的高硬度TiB2

说明书

本发明公开了一种无中间相的高硬度TiB₂‑B₄C陶瓷复合材料的高压制备方法及其应用，所述制备方法包括如下步骤：将纯度为99％的TiC和纯度为99.9％的B粉，按照摩尔比为1：6的比例进行配料；以无水乙醇为液体混合介质，在行星球磨机上将配料混合球磨4小时，得到混合均匀的混合物；混合物进行真空干燥处理，得到干燥的混合粉末；混合粉末倒入合金模具进行预压成型，得到一定尺寸的圆柱块体；预压成型的圆柱形混合料组装于叶蜡石合成块内；组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；干燥的叶蜡石合成块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB₂‑B₄C陶瓷复合材料。本发明具有工艺过程简单、制备时间短、样品纯度高、致密性好等优点，可广泛用于特种陶瓷的制备。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料技术领域，具体涉及一种TiB₂-B₄C陶瓷复合材料的高压制备方法。

背景技术

寻找新型的多功能超硬材料，一直是该领域材料科学家的追求的目标。高硬度的材料应该同时具有强共价键抵抗塑性形变的能力和高价电子密度抵抗弹性形变的能力。理论研究证明，过渡金属(TM)轻元素(B、C、N、O 等)化合物由于过渡金属具有较高的价电子密度并且在过渡金属原子和轻元素原子之间可形成强共价键，因此被认为是潜在的超硬材料。

就陶瓷基复合材料的制备来说，常见的方法包括两大类：一类是采用复合材料组成的物质进行直接的烧结，辅以一定的金属或者陶瓷烧结助剂；另一类是使用陶瓷基复合材料组成的元素单质或者化合物为原材料，通过化学反应原位生成陶瓷基复合材料，该方法具有更高的致密性和更细的晶粒等优点，大幅度的提升了材料的机械性能，改善了导电导热等其他方面的功能。

目前，常见的过渡金属-轻元素化合物的陶瓷基复合材料面临如何增大致密性和控制陶瓷晶粒的长大等问题，制约陶瓷基复合材料性能的提高。尚未发现有文献报道一种能够简单快捷地制备一种TiB₂-B₄C陶瓷复合材料的高压制备方法，并且陶瓷具有接近理论密度值的密度和较高的机械硬度的技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种TiB₂-B₄C陶瓷复合材料的高压制备方法。采用高压条件下原位反应制备的TiB₂-B₄C陶瓷复合材料具有接近理论密度值的密度和较高的机械硬度。

具体而言，本发明提供了一种TiB₂-B₄C陶瓷复合材料的高压制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1)TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；

步骤2)将称量的TiC粉和B粉进行均匀球磨，得到混合均匀的混合物；

步骤3)将所述混合物进行干燥处理；

步骤4)将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体；

步骤5)将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内；

步骤6)组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；

步骤7)将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB₂-B₄C陶瓷复合材料。

在一种优选实现方式中，所述原材料TiC的纯度为99％、粒径为2～4μ m；B粉纯度为99.9％，粒径为10～20μm；TiC与B按照1：6的摩尔比进行配料。