一种铝氮化钛／二硼化钛复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103073317A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103073317103073317A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201310027547.6(22)申请日2013.01.24(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人陈继新赵国瑞周延春(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/58(2006.01)C04B35/622(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种铝氮化钛／二硼化钛复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及陶瓷基复合材料领域，具体为一种铝氮化钛／二硼化钛复合材料及其制备方法。复合材料由二硼化钛颗粒增强相均匀的弥散分布于铝氮化钛基体组成，复合材料中铝氮化钛与二硼化钛的摩尔比为2:1，其中二硼化钛的晶粒尺寸在1微米以下。原料钛粉、铝粉和氮化硼粉的摩尔比为5:2:2，经物理机械方法混合8～24小时，装入石墨模具中冷压成型，施加的压强为10～20MPa；在通有惰性气体保护气氛的热压炉内烧结，升温速率为1～20℃/分钟，烧结温度为900～1600℃、烧结时间为0.5～2小时、烧结压强为10～40MPa。采用本发明方法能够实现原位合成二硼化钛颗粒同时增强铝氮化钛基体，复合材料的电导率、硬度和抗弯强度均比纯的铝氮化钛有较大幅度的提高。CN103073317ACN1037ACN103073317A权利要求书1/1页1.一种铝氮化钛／二硼化钛复合材料，其特征在于：复合材料包括二硼化钛颗粒增强相和铝氮化钛基体，二硼化钛颗粒增强相均匀的弥散分布于铝氮化钛基体，复合材料中铝氮化钛与二硼化钛的摩尔比为2:1，其中二硼化钛的晶粒尺寸在1微米以下。2.按照权利要求1所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料，其特征在于：二硼化钛的晶粒尺寸为0.2～1微米。3.一种权利要求1所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于：原料钛粉、铝粉和氮化硼粉，Ti：Al：BN的摩尔比为5:2:2；原料粉经物理机械方法混合8～24小时，装入石墨模具中冷压成型，施加的压强为10～20MPa，5～10分钟；在通有惰性气体保护气氛的热压炉内烧结，升温速率为1～20℃/分钟，烧结温度为900～1600℃、烧结时间为0.5～2小时、烧结压强为10～40MPa。4.按照权利要求3所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于，原料粉原位热压发生的化学反应为：5Ti＋2Al＋2BN→2Ti2AlN＋TiB2。5.按照权利要求3所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述氮化硼粉粒度范围为0.5～10微米，氮化硼粉的晶体结构为六方氮化硼；铝粉和钛粉粒度范围为200～400目。6.按照权利要求3所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结方式为热压烧结或压力辅助燃烧合成。7.按照权利要求3所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氦气。8.按照权利要求3所述的铝氮化钛／二硼化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述物理机械方法混合为在聚氨酯球磨罐中干混或在酒精介质中球磨。2CN103073317A说明书1/3页一种铝氮化钛／二硼化钛复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及陶瓷基复合材料领域，具体为一种原位合成二硼化钛(TiB2）颗粒增强铝氮化钛（Ti2AlN）基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]Ti2AlN是一种新型的三元层状陶瓷材料。文献1：ScriptaMater..2007(56):1115-1118中Lin等人研究表明它综合了陶瓷和金属的诸多优点，具有低密度、高模量、抗热震等特点，因而在航空、航天、核工业、燃料电池和电子信息等高新技术领域都有着潜在的广泛应用前景。[0003]由于纯的Ti2AlN强度和硬度偏低，限制了其作为结构材料的应用。引入硬质陶瓷颗粒是提高三元层状陶瓷强度的有效方法之一。作为一种引入颗粒增强相的方法，原位合成具有相界面洁净、力学性能好等优点；另外，由于增强相是原位合成的，与通常的先制备出增强相，再和基体机械混合方法相比，制备成本大为降低。其它方面，目前制备Ti2AlN陶瓷原料通常使用的是TiN、AlN等成本较高的物质，限制了Ti2AlN的推广应用。目前，关于原位颗粒增强Ti2AlN的报道还非常少见。文献2：USPatent007459408B2中Li等人通过原位反应制备了Al2O3弥散强化的Ti2AlN复合材料，研究发现Al2O3颗粒