專利名稱：熱壓燒結TiB₂-Ti(C,N)陶瓷材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新材料技術領域，尤其是熱壓燒結TB2-Ti (C, N)陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
通過多元復合的方法可以提高TB2基陶瓷材料的燒結性能，降低其燒結溫度，使其在較低的溫度下可以達到致密化，并且適當?shù)牟牧辖M分、晶粒生長抑制劑和燒結工藝可以使晶粒細化，進而提高材料的力學性能。TB2陶瓷具有高熔點(3225°C)、高彈性模量 (529GPa)和高硬度(約32GPa)、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕性好，是一種典型的耐高溫結構陶瓷，但其斷裂韌度及抗彎強度低，使其應用受到了極大的限制。目前通過加入添加相，采用多元復合的方法來提高材料的性能，雖然材料性能有了一定的提高，但還遠遠無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展對高強、高硬、高韌性的刀具材料及工具、模具材料的要求。當前，TiB2基陶瓷材料的制備方法有原位反應合成法、自蔓延高溫合成技術、無壓燒結和爆炸燒結等。傳統(tǒng)制備工藝存在制備設備與工藝復雜，成本高，不利于產(chǎn)業(yè)化等不足之處。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服目前TB2基陶瓷材料和制備方法存在的缺陷，通過向基體中添加Ti (C，N)及金屬相的方法，大幅度提高其綜合性能，提供質量優(yōu)良、工藝簡單、成本低廉的TW2-Ti (C，N)陶瓷材料及制備方法。本發(fā)明的基本構思是將TiB2、Ti (C,N)、Ni、Mo粉末按照一定的質量比例混合，采用真空熱壓燒結法，在合適的升溫速率、壓力、生長溫度和保溫時間下，合成系列TiB2-Ti (C， N)陶瓷材料。制備TW2-Ti (C，N)的混合粉的成分質量比為=TiB2 43.0% -71.4% ；Ti (C, N) 10. 2% -39. 2% ；Ni 11. 0% -11. 4% ；Mo 6. 8% -7. 0%。制備TiB2-Ti (C，N)的工藝路線為(1)將按比例配制的TiB2, Ti (C，N)、Ni、Mo混合粉末裝入缸式球磨機中，用硬質合金球磨M小時和用100目篩過篩；( 將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨模具，再放入高溫燒結爐內；(3)在升溫速率70°C/min、壓力32MPa、 溫度1600°C、保溫60min條件下制備成TiB2-Ti (C，N)陶瓷材料。其合成的陶瓷材料的純度高，TiB2與Ti (C，N)晶粒較細小，晶界結合緊密致密，沒有長棒狀晶粒產(chǎn)生。Ti (C，N)晶粒的尺寸為0.5μπι以內，打化晶粒的尺寸介于1μπι-3μπι。 合成的陶瓷材料的抗彎強度為867. 55-1019. 53MPa,斷裂韌度為6. 25-6. 89MPa. m0. 5，硬度為22. 80-23. 65GPa。本發(fā)明為現(xiàn)代加工制造業(yè)提供了一種性能優(yōu)良的刀具和工具材料。本發(fā)明構思新穎，所制備的陶瓷材料強度和硬度高，韌性好，質量優(yōu)良，能滿足現(xiàn)代加工工藝對刀具、工具和模具材料的性能要求；加工工藝及設備簡單，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。四

圖1為熱壓燒結法制備的陶瓷材料TiB2-Ti (C，N)的掃描電鏡照片。
五、實施例按實施例附表中所列的組成成份，將混合粉末裝入缸式球磨機中，用硬質合金球磨對小時和用100目篩過篩后，裝入上下封閉的石墨模具中，在升溫速率70°C /min、壓力 32MPa、溫度1600°C、保溫60min條件下制備而成。實施例附表
權利要求
1.熱壓燒結TB2-Ti(C，N)陶瓷材料，其特征在于合成TB2-Ti (C，N)陶瓷材料的混合粉末成分的質量比為TiB2 43. 0% -71. 4%;Ti(C,N) 10. 2% -39. 2%;Ni 11. 0% -11. 4%； Mo 6. 8% -7. 0%。
2.制備權利要求1所述的熱壓燒結TB2-Ti(C，N)陶瓷材料的方法，其特征在于(1) 將按比例配制的TiB2、Ti (C，N)、Ni、Mo的混合粉末裝入缸式球磨機中，用硬質合金球磨M 小時和用100目篩過篩；( 將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；⑶在升溫速率70°C /min、溫度1600°C、保溫60min條件下合成TiB2-Ti (C，N)陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及新材料技術領域，尤其是熱壓燒結TiB2-Ti(C，N)陶瓷材料及其制備方法。制備TiB2-Ti(C，N)的混合粉的成分質量比為TiB2 43.0％-71.4％；Ti(C，N) 10.2％-39.2％；Ni 11.0％-11.4％；Mo 6.8％-7.0％。制備TiB2-Ti(C，N)的工藝路線為(1)將按比例配制的TiB2、Ti(C，N)、Ni、Mo混合粉末裝入缸式球磨機中，用硬質合金球磨24小時和用100目篩過篩；(2)將過篩后的配料裝入上下封閉的石墨模具，再放入高溫燒結爐內；(3)在升溫速率70℃/min、壓力32MPa、溫度1600℃、保溫60min條件下制備成TiB2-Ti(C，N)陶瓷材料。本發(fā)明構思新穎，所制備的陶瓷材料強度和硬度高，韌性好，質量優(yōu)良，能滿足現(xiàn)代加工工藝對刀具、工具和模具材料的性能要求；加工工藝及設備簡單，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C04B35/622GK102173811SQ20111000133
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權日2011年1月6日
發(fā)明者劉含蓮, 劉戰(zhàn)強, 劉琳, 宋金鵬, 朱洪濤, 鄒斌, 黃傳真 申請人:山東大學