[发明专利]热压制造碳氮化钛-硼化钛的方法

说明书

本发明是碳氮化钛-硼化钛陶瓷的一种制造方法。

碳氮化钛-硼化钛陶瓷材料以其优良的机械性能和高温性能在切削刀具及耐磨部件领域中，具有广泛的应用前景，同时它具有优良的导电性和耐腐蚀性，是一种良好的电极材料。

早在1961年就有人对Ti-B-C和Ti-B-N三元系进行过研究，并先后于70年代和80年代被考虑用来制造切削刀具。1985年日本首先对碳氮化钛-硼化钛系统进行研究（窑业协会志，1985，Vol.93，NO.5，P252），他们采用二步法制造，即先合成Ti（C，N）和TiB₂，然后按一定配比混合后在真空或保护气氛下热压。二步法工艺较复杂，生产周期较长，制造成本较高。

本发明的目的是为了克服二步法所存在的缺点，降低碳氮化钛-硼化钛陶瓷的制造成本，以利于推广应用。

针对二步法的以上缺点，本发明提出用反应热压法（或称一步法）制造碳氮化钛-硼化钛陶瓷材料，其主要原料有Ti、TiH₂、BN、B₄C和C，反应方程式如下：

因X的变化范围在0～1，故α的变化范围在0～2，即本发明制得的材料中相组成摩尔比为0＜TiB₂/TiC_xN_1-x≤2。

一步法的制造工艺为反应热压，以上化学反应在热压过程中同时进行。烘干的配料置于石墨模具中在真空或保护气氛下于1600～2100℃热压，保温10～60分钟。

本发明的优点是舍去了二步法预先合成Ti（C，N）和TiB₂的工序，使制造工艺简单，所用原料成本较低，电耗低。

实例

取X＝0.5，α＝1.25，用TiH₂、BN、B₄C为原料，按反应计量配料，球磨混料后烘干，在N₂气氛下于石墨模具中热压，热压温度1800℃，压力20MPa，保温30分钟。制得材料的X射线衍射分析显示出Ti（C，N）和TiB₂两相，材料的硬度为1750kg/mm²。