[发明专利]一种TiCx/Cu双连续金属陶瓷材料的制备方法

摘要

一种TiC_x/Cu双连续金属陶瓷材料的制备方法。该材料的制备以Ti粉、炭黑、Cu粉、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)酒精溶液为初始原料。利用不同浓度PVB的造孔作用以及Ti与C在900～1300℃的温度和50～500MPa成型压力下反应程度不同的特点，原位制备出气孔分布均匀、气孔率可调的非化学计量比TiC_x预制体。之后用熔融的Cu无压浸渗多孔TiC_x预制体的方法成功制备出了陶瓷相含量高且可调的金属陶瓷材料。该方法制备的TiC_x/Cu双连续金属陶瓷材料具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温及良好延展性等显著特点，可用于交通运输、航空航天、军工等领域的关键部件，如高铁制动系统中的闸片，电阻焊电极材料等。

主权项

1.一种TiC_x/Cu双连续金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于：(1)该方法制备得到的TiCx/Cu金属陶瓷材料，其成分如下：金属相Cu的含量为5～34.25vol％；陶瓷相TiC_x的含量为：95～65.75vol％；(2)该方法制备得到的TiCx/Cu金属陶瓷材料，其显微结构如下：陶瓷相TiC_x与金属相Cu各自呈三维空间连续分布，二者界面结合牢固；(3)该方法包括以下步骤：步骤1，配料：将钛粉和炭黑按照摩尔比2:1配料，所述钛粉的粒径≤45μm；步骤2，混料：将上述配好的料100g放入球磨罐中，再加入500g不锈钢球，在高能行星球磨机中球磨10h，转速为250～400r/min；步骤3，引入造孔剂：将步骤2中球磨后的料100g和浓度为1～5wt％的PVB酒精溶液100g搅拌混匀，放置在50℃的烘箱中烘24h；步骤4，压坯：将烘干后的粉秤取适量放置在Φ50的模具中，并施加50～500MPa的压强，使模具中的粉料压实成型；步骤5，烧结：将坯体放入高温炉中，在真空环境下，400℃之前按照3～5℃/min的升温速率，在400℃保温60min，然后10℃/min升至反应温度900～1300℃，反应时间30～60min，冷却后取出；步骤6，超声波清洗：将取出后的坯体放置在酒精环境中超声波清洗30min，在50℃的烘箱中烘干48h，就得到多孔TiC_x预制体；步骤7，无压浸渗：将预制体放置在石墨坩埚中，预制体上铺适量铜粉，放入高温炉中，在真空环境下，以10℃/min升至1100～1200℃，反应时间30min，冷却后取出，即得到TiC_x/Cu双连续金属陶瓷材料。