[发明专利]一种氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料的制备方法，以钛粉和立方氮化硼原料，采用行星球磨方法混料，然后通过湿混、烘干、过筛、高温真空炉预烧、冷等静压成型、高温烧结等步骤制备出氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料。本发明的方法操作简单，成本低廉，工艺条件容易控制，且通过相反应实现各生成相之间的均匀分散，能够获得具有高致密度和高力学性能的氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼陶瓷基复合材料。

主权项

一种氮化钛‑二硼化钛‑立方氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用Ti粉和cBN粉为原料，利用原位反应制备氮化钛‑二硼化钛‑立方氮化硼复合材料，反应方程式如下：$(1-x)\mathrm{Ti}+\frac{2+x}{3}\mathrm{cBN}\→\frac{2(1-x)}{3}\mathrm{TiN}+\frac{(1-x)}{3}{\mathrm{TiB}}_2+\mathrm{xcBN}---\left(I\right)$其中，x为cBN的摩尔含量，Ti粉和cBN粉的重量根据下述公式计算得出：$V_{\mathrm{TiN}}=(1-V_{\mathrm{cBN}})\×\left(\frac{\frac{2\×M_{\mathrm{TiN}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiN}}}}{\frac{2\×M_{\mathrm{TiN}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiN}}}+\frac{M_{\mathrm{TiB}2}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiB}2}}}\right),---\left(\mathrm{II}\right)$$V_{\mathrm{TiB}2}=(1-V_{\mathrm{cBN}})\×\left(\frac{\frac{M_{\mathrm{TiB}2}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiB}2}}}{\frac{2\×M_{\mathrm{TiN}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiN}}}+\frac{M_{\mathrm{TiB}2}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiB}2}}}\right)---\left(\mathrm{III}\right)$$W_{\mathrm{Ti}}=W\×\frac{V_{\mathrm{TiN}}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiN}}\×\frac{M_{\mathrm{Ti}}}{M_{\mathrm{TiN}}}+V_{\mathrm{TiB}2}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiB}2}\×\frac{M_{\mathrm{Ti}}}{M_{\mathrm{TiB}2}}}{V_{\mathrm{TiN}}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiN}}+V_{\mathrm{TiB}2}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{TiB}2}+V_{\mathrm{cBN}}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cBN}}}---\left(\mathrm{IV}\right)$W_cBN＝W‑W_Ti (V)其中，V_cBNV_TiN和V_TiB2分别为产物cBN、产物TiN和产物TiB₂的体积含量，W_Ti和W_cBN分别为原料Ti粉和原料cBN的重量，M_TiN、M_TiB2和M_Ti分别为TiN、TiB₂和Ti的摩尔分子量，ρ_cBN、ρ_TiN和ρ_TiB2分别为产物cBN、产物TiN和产物TiB₂的理论密度；称取上述计算量的Ti粉和cBN粉，采用行星球磨方法混料，加入溶剂中进行湿混得到浆料，然后将所得到的湿混浆料在旋转烘干仪中烘干，过筛后得到均匀分散的原料混合粉体；(2)将步骤(1)得到的混合粉体在高温真空炉中预烧3次；(3)将步骤(2)中预烧后的粉体冷等静压成型，然后进行高压烧结；(4)待步骤(3)中的高压烧结结束后，使高温真空炉降到常温常压，取出样品即得。