[发明专利]一种TiB2

说明书

本发明涉及一种TiB₂基装甲复合陶瓷材料，属于装甲防护材料技术领域。所述材料以Ti粉、TiC粉和TiB₂粉为原料，球磨混合后，干燥，得到混合粉体，然后利用放电等离子烧结系统对所述混合粉体先在温度为T₁，压力为10MPa～50MPa下保温保压，降温，再在温度为T₂时烧结，其中T₁＝1200℃～1600℃，T₁―T₂＝100℃～150℃；冷却，得到所述复合陶瓷材料；以Ti粉、TiC粉和TiB₂粉的质量之和为100％计，Ti粉的质量分数为2％～12％，TiC粉的质量分数为10％～30％，TiB₂粉的质量分数为58％～88％。所述复合陶瓷材料能在较低的烧结温度下制得，且具有良好的硬度、强度和韧性。

技术领域

本发明涉及一种TiB₂基装甲复合陶瓷材料，属于装甲防护材料技术领域。

背景技术

TiB₂因其耐腐蚀、高硬度、高模量、高熔点、低密度以及室温下的高强度的特点，被认为是理想的重型装甲防护材料，其常用于战车的装甲面板以防御大口径穿甲弹和破甲弹射流的侵彻。

然而，TiB₂装甲陶瓷材料目前仍存在两大主要问题：韧性差和成本高。这是因为TiB₂具有共价结合和高熔点特性、并具有较低的体积扩散速率和晶界扩散速率的特性，当其通过无压烧结或热压烧结等方法制备时，制备的烧结温度高达2000℃，如此不仅能耗高，还容易在制备过程中造成异常晶粒长大，以及在冷却阶段造成微裂纹的产生，最终会降低TiB₂装甲陶瓷材料的机械性能，尤其是断裂韧性的降低，大大限制了TiB₂装甲陶瓷材料的广泛应用。

近年来，国内外研究者发现陶瓷复合材料比单质陶瓷具有更高的韧性和更强的抗弹丸多次冲击能力。因此研究者将多种金属、非金属第二项加入TiB₂改善其性能。其中，TiC具有熔点高、耐磨性好、硬度大的特点，其与TiB₂之间具有良好的热力学共存性，被认作优异的添加相。但在实际操作中，TiC和TiB₂一样都具有难致密的缺点。为此，传统方法通过Ti与B₄C反应，或者TiO₂与 B₄C反应生成TiB₂-TiC复合陶瓷；但是该方法反应时间长，耗能大，晶粒粗化明显，产物比例固定，最终导致复合陶瓷的力学性能欠佳。另一种方法是，通过向TiB₂和TiC中添加Ni、Mo、Fe等比TiB₂密度高的金属相促进陶瓷致密化的方法，虽可一定程度上降低致密化烧结温度，但增加了复合陶瓷的密度，不利于装甲防护材料的轻量型要求，且新生的脆性相对材料性能有不利影响。进一步地，通常TiB₂或其复合材料的致密化烧结对粉体粒度要求较高，需要小尺寸微米粉体或亚微米粉体进行制备，制备要求比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TiB₂基装甲复合陶瓷材料，所述材料以Ti粉、TiC粉和TiB₂粉为原料，利用放电等离子烧结系统在较低的烧结温度下，制得具有良好力学性能的TiB₂基装甲复合陶瓷材料。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种TiB₂基装甲复合陶瓷材料，所述材料以Ti粉、TiC粉和TiB₂粉为原料，通过球磨混合后，干燥，得到混合粉体，然后利用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结处理，冷却，得到一种TiB₂基装甲复合陶瓷材料；

以Ti粉、TiC粉和TiB₂粉的质量之和为100％计，Ti粉的质量分数为 2％～12％，TiC粉的质量分数为10％～30％，TiB₂粉的质量分数为58％～88％；