CN1197825C - 一种二硼化钛复合材料及其制造方法 - Google Patents

一种二硼化钛复合材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐火材料的生产方法。其技术方案是将金属硅粉为20~32%、硼酸粉为35~56%、钛白粉为22~40%;或者金属硅粉为25~40%、三氧化二硼粉为20~45%、钛白粉为30~45%制成混合粉后,加入0~3%的甘油混合成型,在80~120℃下烘干。然后采用惰性气体保护或炉内埋炭还原处理,处理温度为1300~1700℃,保温时间1~6小时,自然升温。所制成的TiB2复合材料具有致密、高强度、耐磨性好、成本低的特点。

Description

一种二硼化钛复合材料及其制造方法
一、技术领域
本发明属于陶瓷组合物领域,尤其涉及一种耐火材料的生产方法。
二、背景技术
TiB2是一种极有开发潜力和应用前景的材料,目前制备TiB2或TiB2复合材料的主要方法有:
1.直接合成法:
2.非金属热还原法:
3.金属热还原法:
4.碳化硼法:
5.电解法:
第1种方法采用价格很昂贵的金属钛和硼为原料,成本高;第5种方法需要消耗大量的电能,同时由于B2O3的挥发,对设备造成了很大的破坏;而比较普遍的制备方法是2、3、4种,这些方法中又以铝热、镁热、碳热还原法居多,由于这些物质化学性质活泼,反应迅速,难以控制,合成出的TiB2复合材料疏松多孔,难以实现材料的致密化,因而只能采用动力强化等方法来获得致密的TiB2复合材料,成本高,不易大规模生产。
三、发明内容
本发明的任务是在惰性气氛或还原气氛下,利用硅热还原法提供一种制备具有致密、强度高、耐磨性好、成本低的TiB2复合材料的方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是将金属硅粉、钛白粉与硼酸粉或三氧化二硼粉制成混合粉,采用惰性气体保护或炉内埋炭还原处理。
按重量百分含量,金属硅粉为20~32%、钛白粉为22~40%、硼酸粉为35~56%;或者金属硅粉为25~40%、钛白粉为30~45%、三氧化二硼粉为20~45%。
将所制成的混合粉在混合机中加入结合剂为0~3%的甘油,混合成型,在80~120℃下烘干,然后放入炉内采用惰性气体保护或炉内埋炭还原处理,处理温度为1300~1700℃,保温时间1~6小时,自然升温。
由于采用上述技术方案,本发明克服了因反应剧烈导致材料疏松多孔的缺点,使反应过程利于控制;同时由于生成的SiO2具有玻璃相的特点,TiB2可以均匀的分布,达到弥散分布的状态,起到弥散增韧的效果。玻璃相可以封闭反应生成的气孔,反应生成物的气孔率低。又由于Ti(C,N)的生成,第二相的加入可以抑制晶粒的长大,促进致密化,大幅度提高材料的性能。弥散增韧和颗粒的抑制长大两者共同作用,使本发明所制备的TiB2复合材料具有致密、高强度、耐磨性好、成本低的特点。
四、具体实施方式
实施例1:按重量百分含量将25~32%金属硅粉、40~56%硼酸粉和30~40%的钛白粉(锐钛型)混合均匀后,或者将25~35%金属硅粉、25~40%三氧化二硼粉和30~40%的钛白粉(锐钛型),制成混合粉;在混合机中加入结合剂为0~3%的甘油,混合成型,在80~120℃下烘干,然后放入炉内埋炭处理,处理温度为1300~1700℃,保温时间1~6小时,自然升温。处理完毕,经XRD检测,其物相组成为TiB2、Ti(C0.7,N0.3)和SiO2玻璃相,体积密度为2.45g/cm3,气孔率为4%。
实施例2:按重量百分含量将25~32%金属硅粉、40~56%硼酸粉和30~40%钛白粉(锐钛型)混合均匀后,或者将25~35%金属硅粉、25~40%三氧化二硼粉和30~40%的钛白粉(锐钛型),制成混合粉;在混合机中加入结合剂为0~3%的甘油,混合成型,在80~120℃下烘干,然后放入炉内采用惰性气体保护,处理温度为1300~1700℃,保温时间1~6小时,自然升温。处理完毕,经XRD检测,其物相组成为TiB2和SiO2玻璃相,体积密度为2.50g/cm3,气孔率为3.5%。

Claims (2)

1.一种二硼化钛复合材料的制造方法,其特征在于按重量百分含量,将金属硅粉为20~32%、钛白粉为22~40%、硼酸粉为35~56%,或者金属硅粉为25~40%、钛白粉为30~45%、三氧化二硼粉为20~45%制成混合粉,加入0~3%的甘油混合成型,在80~120℃下烘干,然后放入炉内采用惰性气体保护或炉内埋炭还原处理,处理温度为1300~1700℃,保温时间1~6小时,自然升温。
2.根据权利要求1所述的二硼化钛复合材料的制造方法制成的二硼化钛复合材料。
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