CN103936421A - 一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法 - Google Patents

一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种TiC0.6/TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，涉及一种复合陶瓷的制备方法，所述方法以Ti粉、Al粉、氧化铝粉和C粉为原料，经过刚玉球球磨后混料均匀，压制成型，在低真空条件下，烧结成TiC0.6/TiC-Al2O3复合陶瓷陶瓷；首先按照比例进行组份配比，粉的粒度为10nm到100目，将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，真空度为10-5Pa-103Pa、温度为1000℃-1800℃下烧结；保温时间为10分钟-24小时，制备出TiC0.6/TiC-Al2O3复合陶瓷。本方法工艺简单，烧结温度低，生产低成本，并且生产的产品具有多种功能。

Description

一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合陶瓷的制备方法，特别是涉及一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法。
背景技术
Al2O3-TiC陶瓷具有高强度、高硬度、优良的耐磨性及化学稳定性，在工业中得以广泛应用。TiC具有熔点高、抗氧化、强度高、硬度高、导热性良好、化学稳定性好、韧性好以及对钢铁类金属的化学惰性等优异性能。主要用来制造金属陶瓷、耐热合金和硬质合金。TiC基金属陶瓷可用来制造在还原性和惰性气氛中使用的高温热电偶保护套和熔炼金属的坩埚等。
TiC不仅具有独特的物理性质，例如低密度高熔点、高硬度、良好的耐磨性等，而且由于其所具有的导电性能和导热性能，使其在科研和应用领域受到人们的广泛关注。由于其具有这些良好的性能，TiC在各种复合材料中作为强化基体的一种增强相应用广泛。
近年来TiC0.6陶瓷材料作为储氢材料被广泛研究，而且TiC0.6陶瓷是多孔材料，有着及其广泛的潜在应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，该方法使用Ti粉、C粉、Al粉和氧化铝粉为原料，在低真空条件下，经高温烧结成具有多种功能的TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷。本方法工艺简单，烧结温度低，生产低成本，并且生产的产品具有多种功能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，所述方法以Ti粉、Al粉、氧化铝粉和C粉为原料，经过刚玉球球磨后混料均匀，压制成型，在低真空条件下，烧结成TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷陶瓷；
具体过程如下：首先按照比例进行组份配比，粉的粒度为10nm到100目，将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，真空度为10-5Pa-103Pa、温度为1000℃- 1800℃下烧结；保温时间为10分钟- 24小时，制备出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷。
所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，所述Ti粉与碳粉的摩尔比为1：0.59-0.67。
所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，所述烧结层状TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的最佳真空条件为真空度10-1Pa-103Pa低真空。
所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，所述制备层状TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的最佳烧结温度为1000℃-1800℃。
所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，所述烧结陶瓷的最佳保温时间为0.25-16小时。
本发明的优点与效果是：
本发明介绍制造一种具有多种功能的介孔TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的方法，本方法使用Ti粉、Al粉、氧化铝粉和C粉为原料，在低真空条件下，烧结成具有多种功能的TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷，本方法工艺简单，烧结温度低，生产成本低可带来可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明 TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片图；
    图2为本发明 TiC0.6/ TiC-Al2O3横截面的光学照片图；
    图3为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
    图4为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图5为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱图；
图6为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片图；
图7为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图8为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图9为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱图；
图10为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片图；
图11为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图12为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图13为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱图；
图14为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片图；
图15为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图16为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱（为单一的TiC0.6相）图；
图17为本发明TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
实施实例1：
以Al 粉为烧结助剂，制备TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷
按照比例进行配比的组粉加入：Ti粉、烧结助剂粉末和C粉的粒度为10nm到100目，Ti粉、Al粉、C粉、刚玉球和无水乙醇在依照如下重量分数比例称量：
Ti粉             48份
Al粉            1- 9份
氧化铝粉         0.5份
C粉             7-9份
刚玉球           325份（球料比为5:1）
无水乙醇          适量
将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，
烧结TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的条件如下：
（A）  烧结的真空度为100Pa-103Pa；
（B）   烧结温度为1000℃- 1800℃；
（C）   保温时间为10分钟- 24小时。
制备出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷。
图1为TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片
图2为TiC0.6/ TiC-Al2O3横截面的光学照片，由图2可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3可分为表面层、红色层和中间层
图3为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱，由图3可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面为TiC0.6。
图4为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱，由图4可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的TiC0.6
图5为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱，由图5可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层为TiC-Al2O3复合结构。
实施实例2：
以Al +Mg 粉为烧结助剂，制备TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷块体
按照比例进行配比的组粉加入：Ti粉、烧结助剂粉末和C粉的粒度为10nm到100目，Ti粉、Al粉、C粉、磨球和无水乙醇在依照如下重量分数比例称量：
Ti粉             48份
铝粉+镁粉         1- 9份
C粉              7-9份
刚玉球           325份（球料比为5:1）
无水乙醇          适量
将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，
制备TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的条件如下：
（D）  烧结的真空度为10-5Pa-102Pa；
（E）   烧结温度为1000℃-1800℃；
（F）    保温时间为10分钟-12小时。
可制备出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷。
图6为TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片。
图7为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱，由图7可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面为TiC0.6。
图8为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱，由图8可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的TiC0.6
图9为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱，由图9可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层为TiC-Al2O3复合相。
实施实例3：
以Si粉为烧结助剂，制备TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷块体
按照比例进行配比的组粉加入：Ti粉、烧结助剂粉末和C粉的粒度为10nm到100目，Ti粉、Al粉、C粉、磨球和无水乙醇在依照如下重量分数比例称量：
Ti粉             48份
Si粉            1- 9份
C粉             7-9份
刚玉球          325份（球料比为5:1）
无水乙醇          适量
将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，
烧结TiCx（x=0.47-0.8）陶瓷的条件如下：
（G）  烧结的真空度为10-5Pa-102Pa；
（H）  烧结温度为1000℃-1800℃；
（I）     保温时间为10分钟-12小时。
制备出TiCx（x=0.7-0.8）陶瓷。
图10为TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片
图11为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱，由图11可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面为TiC0.6。
图12为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱，由图12可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的TiC0.6
图13为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱，由图13可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层为TiC-Al2O3复合结构。
实施实例4：
以Si+Al粉为烧结助剂，制备TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷
按照比例进行配比的组粉加入：Ti粉、烧结助剂粉末和C粉的粒度为10nm到100目，Ti粉、Al粉、C粉、磨球和无水乙醇在依照如下重量分数比例称量：
Ti粉             48份
Al粉            1- 9份
C粉              8份
磨球          325份（球料比为5:1）
无水乙醇          适量
将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，
烧结TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的条件如下：
（J）     烧结的真空度为10-5Pa-102Pa；
（K）  烧结温度为1400℃-1800℃；
（L）   保温时间为10分钟-12小时。
制备出TiCx（x=0.6）陶瓷。
图14为TiC0.6/ TiC-Al2O3样品的光学照片
图15为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面的XRD图谱，由图15可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷表面为TiC0.6。
图16为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的XRD图谱，由图16可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷红色层的TiC0.6
图17为TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层的XRD图谱，由图17可以看出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷中间层为TiC-Al2O3复合相。

Claims (5)

1.一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法以Ti粉、Al粉、氧化铝粉和C粉为原料，经过刚玉球球磨后混料均匀，压制成型，在低真空条件下，烧结成TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷陶瓷；
具体过程如下：首先按照比例进行组份配比，粉的粒度为10nm到100目，将粉末混合均匀后，用压力成型机压成陶瓷素坯，真空度为10-5Pa-103Pa、温度为1000℃- 1800℃下烧结；保温时间为10分钟- 24小时，制备出TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述Ti粉与碳粉的摩尔比为1：0.59-0.67。
3.根据权利要求1所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结层状TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的最佳真空条件为真空度10-1Pa-103Pa低真空。
4.根据权利要求1所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备层状TiC0.6/ TiC-Al2O3复合陶瓷的最佳烧结温度为1000℃-1800℃。
5.根据权利要求1所述的一种TiC0.6/ TiC0.6-Al2O3复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结陶瓷的最佳保温时间为0.25-16小时。
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