[发明专利]一种表硬心韧的TiB2梯度陶瓷的制备方法

摘要

本发明是一种制备表层富含B4C的表硬心韧的TiB2梯度陶瓷的方法，以二氧化钛粉(TiO2)、硼粉(B)、硼酸(HBO3)、柠檬酸(C6H8O7)为原料，通过两步烧结加中间浸渍工艺进行制备。首先，TiO2粉和B粉按质量分数比(62～76％:24～38％)进行混料、干燥，并加热到600～1200℃保温0.5‑10h，获得TiB2‑B2O3预烧结体；然后将预烧结体放入HBO3和C6H8O7质量配比为25～35％：65～75％的饱和混合溶液进行多次浸渍；最后，将浸渍的预烧结体在Ar气氛下升至1400～1800℃保温0.5～5h，继续升至1800～2000℃保温0.5h‑4h进行热压烧结，压力10‑50MPa，获得表层富含B4C的TiB2梯度陶瓷。在陶瓷表层部分，硬度为25～40GPa，断裂韧性为3～6MPa·m1/2；在陶瓷中心部分，硬度为20～30GPa，断裂韧性为5～10MPa·m1/2。本发明通过表层B4C含量的梯度变化，实现了TiB2陶瓷表硬心韧的优异性能。

主权项

1.一种表层富含B4C的表硬心韧的TiB2梯度陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以TiO2粉、B粉为原料，按TiO2粉、B粉的质量分数比为62～76％：24～38％的配比经混料、干燥后，得到TiO2‑B混合粉体；(2)将TiO2‑B混合粉体放入模具中，通过干压成型获得TiO2‑B坯体；(3)将TiO2‑B坯体通过预烧结，气氛烧结得到多孔低强度预烧坯体；(4)将预烧坯体放入硼酸HBO3与柠檬酸C6H8O7的饱和混合溶液中进行多次浸渍；(5)将步骤(4)所得的坯体放入热压炉中，通过两步升温烧结法制备TiB2梯度陶瓷；步骤(4)所述溶液HBO3与C6H8O7质量配比为25～35％：65～75％，温度20～60℃；浸渍方法为，预烧结坯体浸入溶液中1～5分钟，拿出来干燥后再次浸渍1～5分钟，重复浸渍1～10次；步骤(5)所述两步烧结法为：将(4)所得坯体放入热压炉中以10℃/min的升温速率将温度升至1400～1800℃并保温0.5～5h，整个过程烧结气氛为1atm的氩气；然后加压10～50MPa并以10℃/min的升温速率将温度升至1800～2000℃，并保温0.5～4h。