[发明专利]一种TiB-TiC-TiB2

说明书

本发明涉及一种TiB‑TiC‑TiB₂‑B₄C‑Al复合陶瓷的快速制备方法，属于功能防护材料制备领域。该方法是将TC4粉、Al粉、TiB₂粉和B₄C粉加入球磨罐中，加入球磨介质，球磨至混合均匀，干燥，得到混合粉体；采用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结处理，得到所述复合陶瓷；该方法制备得到的复合陶瓷致具有更高的强度，高温硬度，断裂韧性和耐磨性，总体性能提升很大，是未来复合防护材料中陶瓷材料的理想选择。

技术领域

本发明涉及一种TiB-TiC-TiB₂-B₄C-Al复合陶瓷的快速制备方法，属于功能防护材料制备领域。

背景技术

金属陶瓷既保持陶瓷的高强度，高硬度，耐高温，化学稳定性强等优点，又有较好的韧性以及可塑性，是一类非常重要的工具材料和结构材料。其用途极其广泛，几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域，对工业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用。

其中，碳化钛和硼化钛是近年来发展较快的两类金属陶瓷。熔点高，耐磨性好，硬度大等一系列优点使得碳化钛(TiC_p)在切削工具，喷沙嘴等结构材料等方面广泛使用。钛的硼化物(TiB_w)具有较高熔点，高硬度，良好的导电性，可用电加工手段成型，但是硼化钛自扩散系数低，使得其可烧结性受到很大影响且断裂韧性比较差，在很大程度上限制了应用。

最近研究表明在陶瓷材料中添加金属(铝)，这部分金属颗粒可通过塑性变形、剥离、拔出，可阻止裂纹扩展作用，使陶瓷材料的室温与高温韧性提高，金属与陶瓷基体新生相的钉扎也能阻止裂纹扩展，提高韧性。此外，钉扎效应还可抑制颗粒的异常长大，细化复合材料晶粒，提高高温强度，提高致密度和比强度。

但是，由于TiB-TiC-TiB₂-B₄C-Al复相陶瓷制备工艺复杂，成本高，产物成品率不高，截止目前为止，还没有将其应用到防护材料的报导。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种TiB-TiC-TiB₂-B₄C-Al复合陶瓷的快速制备方法，所述方法采用放电等离子烧结系统，通过TC4粉、Al粉、TiB₂和 B₄C粉在较低的温度下发生的原位反应，实现TiB-TiC-TiB₂-B₄C-Al复合陶瓷的快速可控低成本制备。最终的烧结产物兼具TiB、TiB₂与TiC单相陶瓷的优点，而且与单相陶瓷相比，具有更高的强度，高温硬度，断裂韧性和耐磨性，总体性能提升很大，是未来复合防护材料中陶瓷材料的理想选择。

本发明的目的由以下技术方案实现。

一种TiB-TiC-TiB₂-B₄C-Al复合陶瓷的快速制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将TC4粉、Al粉、TiB₂粉和B₄C粉加入球磨罐中，球磨至混合均匀，得到混合泥浆，干燥，得到混合粉体；

其中，TC4粉、B₄C粉和TiB₂粉的质量比为1:(1.5～8):(7.5～1)；Al 粉的质量为混合粉体质量的0.3％～30％；

优选TC4粉的粒径≤60μm；优选TiB₂粉的粒径≤20μm；优选B₄C粉的粒径≤15μm；优选Al粉的粒径≤80μm；

优选球磨采用SM-QB行星式球磨机；

优选球磨参数为：球磨介质为无水乙醇；球料比为3:1；球磨机转速为300 r/min，球磨时间为0.5h～1h；