CN110282983B - 一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法及其应用 - Google Patents

一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无中间相的高硬度TiB2‑B4C陶瓷复合材料的高压制备方法及其应用，所述制备方法包括如下步骤：将纯度为99％的TiC和纯度为99.9％的B粉，按照摩尔比为1：6的比例进行配料；以无水乙醇为液体混合介质，在行星球磨机上将配料混合球磨4小时，得到混合均匀的混合物；混合物进行真空干燥处理，得到干燥的混合粉末；混合粉末倒入合金模具进行预压成型，得到一定尺寸的圆柱块体；预压成型的圆柱形混合料组装于叶蜡石合成块内；组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；干燥的叶蜡石合成块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB2‑B4C陶瓷复合材料。本发明具有工艺过程简单、制备时间短、样品纯度高、致密性好等优点，可广泛用于特种陶瓷的制备。

Description

一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法及其 应用
技术领域
本发明涉及陶瓷基复合材料技术领域，具体涉及一种TiB2-B4C陶瓷复合材料的高压制备方法。
背景技术
寻找新型的多功能超硬材料，一直是该领域材料科学家的追求的目标。高硬度的材料应该同时具有强共价键抵抗塑性形变的能力和高价电子密度抵抗弹性形变的能力。理论研究证明，过渡金属(TM)轻元素(B、C、N、O 等)化合物由于过渡金属具有较高的价电子密度并且在过渡金属原子和轻元素原子之间可形成强共价键，因此被认为是潜在的超硬材料。
就陶瓷基复合材料的制备来说，常见的方法包括两大类：一类是采用复合材料组成的物质进行直接的烧结，辅以一定的金属或者陶瓷烧结助剂；另一类是使用陶瓷基复合材料组成的元素单质或者化合物为原材料，通过化学反应原位生成陶瓷基复合材料，该方法具有更高的致密性和更细的晶粒等优点，大幅度的提升了材料的机械性能，改善了导电导热等其他方面的功能。
目前，常见的过渡金属-轻元素化合物的陶瓷基复合材料面临如何增大致密性和控制陶瓷晶粒的长大等问题，制约陶瓷基复合材料性能的提高。尚未发现有文献报道一种能够简单快捷地制备一种TiB2-B4C陶瓷复合材料的高压制备方法，并且陶瓷具有接近理论密度值的密度和较高的机械硬度的技术。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种TiB2-B4C陶瓷复合材料的高压制备方法。采用高压条件下原位反应制备的TiB2-B4C陶瓷复合材料具有接近理论密度值的密度和较高的机械硬度。
具体而言，本发明提供了一种TiB2-B4C陶瓷复合材料的高压制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1)TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
步骤2)将称量的TiC粉和B粉进行均匀球磨，得到混合均匀的混合物；
步骤3)将所述混合物进行干燥处理；
步骤4)将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体；
步骤5)将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内；
步骤6)组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；
步骤7)将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。
在一种优选实现方式中，所述原材料TiC的纯度为99％、粒径为2～4μ m；B粉纯度为99.9％，粒径为10～20μm；TiC与B按照1：6的摩尔比进行配料。
在另一种优选实现方式中，所述步骤2)中TiC粉和B粉的混合过程包括：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时；所述步骤3) 中含有无水乙醇的混合物干燥过程包括：在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；所述步骤4)中混合物的压制过程包括：干燥后混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
在另一种优选实现方式中，所述步骤5)中所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内；所述步骤6)中所述组装后的叶蜡石合成块放置于 120℃的烘箱烘干1小时，进行干燥处理。
在另一种优选实现方式中，所述步骤7)中，所述TiB2-B4C陶瓷复合材料的高压原位反应制备过程，制备的压力条件为4.5GPa，温度在1500～ 1900℃之间。制备的包括包括五个阶段：
(1)第一阶段：以2分钟的时间将制备压力升至压力P＝4.5GPa；
(2)第二阶段：当压力升至4.0GPa时，开始升温，在15秒内升至设定的制备温度T(T＝1500～1900℃)；
(3)第三阶段：当制备温度升至T，保持温度不变，保持15～90分钟；
(4)第四阶段：维持压力不变，在5分钟的时间内，线性降低制备温度至加热停止；
(5)在3分钟内将压力降至大气压状态。
另一方面，本发明提供一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料，材料的相对密度在98.3～99.6％之间，维氏硬度在30.1～37.2GPa之间，无中间项或固溶相，
所述高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料采用下述方法制备：
步骤1)TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
步骤2)将称量的TiC粉和B粉进行均匀球磨，得到混合均匀的混合物；
步骤3)将所述混合物进行干燥处理；
步骤4)将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体；
步骤5)将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内；
步骤6)组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；
步骤7)将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。
另一方面，本发明提供一种耐磨刀具，所述耐磨刀具的刀头采用上述高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料。
需要说明的是，如无特殊说明，本发明中所提到的“国产六面顶高压设备/国产六面顶压机”、“叶蜡石复合块”“行星式球磨机”等部件或设备均为本领域中常用部件或设备；本发明中所提到的原材料均为市售常规材料。
本发明的优点如下：
本发明具有工艺过程简单、制备时间短等优点，可广泛用于特种陶瓷的制备。采用本发明制备的TiB2-B4C陶瓷复合材料样品纯度高、致密性好、硬度高等优点。
与现有技术相比，本发明所制备的TiB2-B4C陶瓷复合材料，采用高压条件下原位反应制备方法，材料的相对密度在98.3～99.6％之间，维氏硬度在30.1～37.2GPa之间；该系列参数明显高于传统方式(烧结)的制备，尤其在硬度方面，已经接近超硬材料(维氏硬度≥40GPa)的硬度。另外，该复合材料的组成中，可以通过仅1.5个小时的烧制，就避免生成影响机械强度和性能的中间项或者固溶相。
附图说明
图1为本发明采用的陶瓷材料制备方法的示意性流程图
图2为本发明采用的陶瓷材料的工艺曲线
图3为按照本发明实施例3中的方法烧结得到的TiB2-B4C陶瓷复合材料的X射线衍射图谱
图4为按照本发明实施例4中的方法烧结得到的TiB2-B4C陶瓷复合材料的X射线衍射图谱
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
实施例1
在本实施例中，具体的制备过程如下：
配料：TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
球磨：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时，得到混合均匀的混合物；
干燥：将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；
预压：将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B 的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
制备：将所述预压制成圆柱块体置于真空炉内，以2000℃的温度烧制 4小时，原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。
对所获得的材料进行硬度和相对密度测量，测量结果表明：采用上述制备方法，所获得样品的主要成分包括：TiB2、B4C以及原材料TiC和B等，相对密度为87.6％，显微维氏硬度为18.3GPa。
实施例2
在本实施例中，具体的制备过程如下：
配料、球磨、干燥、预压等步骤与实施例1相同。配料：TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
球磨：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时，得到混合均匀的混合物；
干燥：将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；
预压：将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B 的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
制备：将所述预压制成圆柱块体置于热压烧结炉内，以2000℃的温度烧制2小时，原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。
对所获得的材料进行硬度和相对密度测量，测量结果表明：采用上述制备方法，所获得样品的主要成分包括：TiB2、B4C等，相对密度为91.8％，显微维氏硬度为25.3GPa。
实施例3
在本实施例中，具体的制备过程如下：
配料：TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
球磨：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时，得到混合均匀的混合物；
干燥：将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；
预压：将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B 的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
组装：将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内，并在150℃的温度下进行干燥处理处理1.5小时；
制备：将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内，以 1500℃的温度和30分钟的制备时间，进行高压原位反应制备TiB2-B4C复合材料。
制备的包括包括五个阶段：
(1)第一阶段：以2分钟的时间将制备压力升至压力P＝4.5GPa；
(2)第二阶段：当压力升至4.0GPa时，开始升温，在15秒内升至设定的制备温度T(T＝1500～1900℃)；
(3)第三阶段：当制备温度升至T，保持温度不变，保持15～90分钟；
(4)第四阶段：维持压力不变，在5分钟的时间内，线性降低制备温度至加热停止；
(5)在3分钟内将压力降至大气压状态。(实施例4、5的升压过程与此相同)。
对所获得的材料进行硬度和相对密度测量，测量结果表明：采用上述制备方法，所获得样品的主要成分包括：TiB2、B4C以及原材料TiC和B等，相对密度为98.3％，显微维氏硬度为30.1GPa，进行X射线衍射测量发现，样品中存在中间相TiB和Ti3B4(见附图3所示)。
实施例4
在本实施例中，具体的制备过程如下：
配料：TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
球磨：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时，得到混合均匀的混合物；
干燥：将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；
预压：将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B 的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
组装：将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内，并在150℃的温度下进行干燥处理处理1.5小时；
制备：将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内，以 1700℃的温度和30分钟的制备时间，进行高压原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。
对所获得的材料进行硬度和相对密度测量，测量结果表明：采用上述制备方法，对该样品进行XRD分析测试(见附图4)，发现所获得样品的主要成分包括：TiB2、B4C等，随着温度的升高，中间相消失。相对密度为99.3％，显微维氏硬度为37.2GPa，该硬度值已接近超硬材料(≥40GPa)的硬度值。
实施例5
在本实施例中，具体的制备过程如下：
配料：TiC粉和B粉按照1：6的摩尔比分别称取一定的量；
球磨：称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时，得到混合均匀的混合物；
干燥：将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；
预压：将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B 的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
组装：将所述预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内，并进行干燥处理；
制备：将所述干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内，以 1900℃的温度和30分钟的制备时间，进行高压原位反应制备TiB2-B4C复合材料，制备的工艺曲线如附图2所示。
对所获得的材料进行硬度和相对密度测量，测量结果表明：采用上述制备方法，样品的主要成分包括：TiB2、B4C等，相对密度为99.6％，维氏硬度为36.9GPa。
实施例3、实施例4和实施例5对比发现，在高压条件下，当TiB2-B4C 陶瓷复合材料的制备温度超过1700℃时，中间相消失。该温度点明显低于常规的制备方法(无压或者热压烧结)。
本发明的TiB2-B4C复合材料的高压制备方法具有工艺过程简单、制备时间短、样品纯度高、致密性好等优点，可广泛用于特种陶瓷的制备。
现有技术普遍使用真空炉烧结/反应制备或热压烧结，如实施例1和2，得到的复合陶瓷材料的致密度普遍较低、机械强度(如维氏硬度等)也不高。与现有技术相比，本发明所提供的TiB2-B4C复合材料的高压制备方法具有以下两方面的优势：一、本发明提出了一种在更低的制备温度下制备 TiB2-B4C复合材料的方法，在高压条件下制备温度高于1700℃即可得到纯净TiB2-B4C陶瓷复合材料(见实施例4和5)，比常规的制备方法低了300℃左右，明显的降低了能耗，在微观上必定抑制陶瓷晶粒的长大；可见 1700-1900℃是制备高质量复合材料的温度窗口。二、在高压条件下制备的 TiB2-B4C复合材料具有接近超硬材料的硬度(维氏硬度在30.1～37.2GPa) 和接近理论密度(相对密度98.3～99.6％)的致密性，证明高压方法是提高材料致密性和机械强度的有效手段，为其他新型特种陶瓷复合材料的制备提供了参考。
本发明同时也进行了以下三方面的实验：一是保持制备压力不变的情况下，继续升高温度，结果是反应完成，且产物仍为TiB2与B4C。但是，微观上发现，复合材料的晶粒出现长大现象。晶粒长大现象将降低材料的机械性能等；二是保持1700℃的制备温度不变，降低制备压力。发现随着压力的降低，给高压设备的安全运行带来了问题。(本发明使用的国产六面顶压机在使用时必须为压力和温度的匹配，即降低压力必须降低温度，而降低温度会影响本发明涉及的陶瓷复合材料的反应完成程度)；三是改变原材的摩尔比，本发明基于TiC+6B＝TiB2+B4C的化学反应方程式进行。偏离Ti： B＝1：6时，原材料的产物有剩余，且容易出现中间相。
使用本发明提供的方法制备的TiB2-B4C复合材料，因具有良好力学、导热、导电、抗热震、抗氧化和耐磨擦、磨损等性能，可用于高温极端条件下的精密刀具、高温耐磨组件、电极材料等领域。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1)TiC粉和B粉按照预定摩尔比分别进行称量；
步骤2)将所称量的TiC粉和B粉进行均匀混合，得到混合均匀的混合物；
步骤3)将所述混合物进行干燥处理；
步骤4)将所述干燥后混合物预压制成块体；
步骤5)将所述预压成型的块体组装于叶蜡石合成块内；
步骤6)组装后的叶蜡石合成块进行干燥处理；
步骤7)将所述干燥后的叶蜡石复合块置于高压合成设备内进行高压原位反应制备高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料，所述步骤7)包括将干燥后的叶蜡石复合块置于国产六面顶高压设备内进行高压原位反应制备TiB2-B4C陶瓷复合材料，制备的压力条件为4.5GPa，温度在1700～1900℃之间，
所述步骤7)中，所述TiB2-B4C陶瓷复合材料的制备包括五个阶段：
(1)第一阶段：以2分钟的时间将制备压力升至压力P＝4.5GPa；
(2)第二阶段：当压力升至4.0GPa时，开始升温，在15秒内升至设定的制备温度T，T＝1700～1900℃；
(3)第三阶段：当制备温度升至T，保持温度不变，保持15～90分钟；
(4)第四阶段：维持压力不变，在5分钟的时间内，线性降低制备温度至加热停止；
(5)在3分钟内将压力降至大气压状态。
2.根据权利要求1所述的无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，原料中TiC粉和B粉的摩尔比为1：6。
3.根据权利要求1所述的无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，所述原材料TiC的纯度为99％、粒径为2～4μm；B粉纯度为99.9％，粒径为10～20μm。
4.根据权利要求1所述的无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括将称量的TiC粉和B粉进行均匀混合，称量的TiC和B粉倒入行星式球磨机，以无水乙醇为液体混合介质，以氩气作为保护气体，以300转/分钟的转速，球磨4小时；所述步骤3)包括将所述混合物进行干燥处理，在真空条件下，以60℃的温度进行干燥24小时；所述步骤4)包括将所述干燥后混合物预压制成圆柱块体，将干燥后的TiC和B的混合物装入合金模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱状块体。
5.根据权利要求1所述的无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤5)包括预压成型的圆柱块体组装于叶蜡石合成块内；所述步骤6)包括组装后的叶蜡石合成块放置于120℃的烘箱烘干1小时，进行干燥处理。
6.根据权利要求1所述的无中间相的高硬度TiB2-B4C陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，制备的包括五个阶段。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备的复合材料的应用，其特征在于，所述复合材料用于高温极端条件下的精密刀具、高温耐磨组件、电极材料领域。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111056844A (zh) * 2019-11-28 2020-04-24 赛福纳米科技(徐州)有限公司 CNT-B4C-TiB2复相陶瓷及其制备方法
CN110976886B (zh) * 2019-12-20 2022-03-04 中南大学 一种硼化物/合金复合材料及其制备方法和应用
CN111484331B (zh) * 2020-04-02 2021-08-24 武汉理工大学 一种细晶粒富硼碳化硼基复合陶瓷材料及其制备方法
CN111533560A (zh) * 2020-05-13 2020-08-14 武汉理工大学 一种碳化硼基复合陶瓷材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1095670A (ja) * 1996-09-24 1998-04-14 Mitsubishi Materials Corp 炭化珪素複合セラミックスの製造方法
CN103011830A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 河南理工大学 一种透明氮化铝陶瓷的超高压低温烧结制备方法
RU2539463C2 (ru) * 2013-04-24 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Керамет-Пермь" Способ получения защитных покрытий на изделиях из углеродсодержащих материалов
CN105884359A (zh) * 2016-04-12 2016-08-24 河北工程大学 一种以复合结构作为增韧相的b4c复合陶瓷及其制备方法
DE102015016129A1 (de) * 2015-12-14 2017-06-14 Fct Ingenieurkeramik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines keramischen Kompositwerkstoffes, keramischer Kompositwerkstoff und aus diesem bestehender keramischer Sinterkörper
CN107244918A (zh) * 2017-07-04 2017-10-13 北京理工大学 一种TiB‑TiC‑TiB2‑B4C‑Al复合陶瓷的快速制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1095670A (ja) * 1996-09-24 1998-04-14 Mitsubishi Materials Corp 炭化珪素複合セラミックスの製造方法
CN103011830A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 河南理工大学 一种透明氮化铝陶瓷的超高压低温烧结制备方法
RU2539463C2 (ru) * 2013-04-24 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Керамет-Пермь" Способ получения защитных покрытий на изделиях из углеродсодержащих материалов
DE102015016129A1 (de) * 2015-12-14 2017-06-14 Fct Ingenieurkeramik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines keramischen Kompositwerkstoffes, keramischer Kompositwerkstoff und aus diesem bestehender keramischer Sinterkörper
CN105884359A (zh) * 2016-04-12 2016-08-24 河北工程大学 一种以复合结构作为增韧相的b4c复合陶瓷及其制备方法
CN107244918A (zh) * 2017-07-04 2017-10-13 北京理工大学 一种TiB‑TiC‑TiB2‑B4C‑Al复合陶瓷的快速制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Densification of high-strength B4C-TiB2 composites fabricated by pulsed electric current sintering of TiC-B mixture";Liu Zetan等;《Scripta Materialia》;20170701;第135卷;第15-18页 *
"Microstructure and performance of solidified TiB2-TiC composites prepared by high pressure and high temperature";Hu, Meihua等;《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》;20190206;第786卷;第906-911页 *

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