【技术实现步骤摘要】
一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AIN陶瓷粉体的方法
本专利技术涉及一种制备陶瓷粉体的方法,特别涉及一种基于热爆反应低温快速制备Ti2。
技术介绍
Ti2AlN陶瓷属于三元层状MAX相陶瓷中的一种,其结构通式为Mn+1AXn,其中M为过渡金属;A为IIIA或IVA族元素;X为C或N ;n可取1、2或3,简称MAX。在Ti2AlN的晶胞内,T1-Al原子层与T1-N原子层沿c轴方向交替排列,因此其兼具金属和陶瓷的性能,如良好的导电、导热性,优异的强韧性、可加工性以及出色的耐高温、耐腐蚀、耐摩擦磨损等性倉泛。 基于上述Ti2AlN陶瓷特殊的层状结构及优异性能,在工程应用上需要大量的高纯Ti2AlN陶瓷粉体,并以其为原料进行烧结来制备各种致密或多孔陶瓷器件,从而用于高温结构件、耐强酸碱腐蚀件、摩擦磨损件、高温过滤元件及催化剂载体等领域;另一方面,通过对Ti2AlN陶瓷粉体进行液相剥离,能够制备出二维Ti2AlN或Ti2N纳米粉体,这种二维纳米粉体可作为锂离子二次电池或电容器的电极材料、储氢材料以及复合材料的添加相。因此,低成本大规模制备Ti2AlN陶瓷粉体是其在结构或功能领域获得广泛应用的首要条件。 目前,对Ti2AlN陶瓷的研究主要集中在致密块体材料的制备及相关性能的表征,而对其粉体材料的制备还鲜有报道。文献I (M.ff.Barsoum, etal., Metall.Mater.Trans.A, 2000 ;31:1857)以Ti和AlN粉为原料,采用热等静压技术,在1600°C保温4小时或1400°C保温48小时后,制备出Ti ...
【技术保护点】
一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AlN陶瓷粉体的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:以Ti粉、Al粉和TiN粉为反应起始原料,按照其摩尔比x:x:1进行称料,其中,x=1‑1.2,然后将粉体置入球磨罐中,以酒精为球磨介质,在球料比为4:1、转速为400转/分钟的条件下球磨2‑6小时,磨后的粉料在80℃下真空干燥4小时,得到均匀混合粉料;步骤2:将步骤1所制得的混合粉料放入内径为10mm的不锈钢模具内,在单轴压力为50‑500MPa的条件下,冷压成厚度小于10mm的圆块;步骤3:将步骤2所制得的压块直接放入温度为700‑850℃的空气炉中进行热爆反应,保温1‑5分钟后,将反应后的压块直接从空气炉内取出,快速冷却后磨去其表面的氧化层;步骤4:将步骤3所制得的压块破碎并采用干磨的方法球磨成粉,球料比为8:1,转速为200‑400转/分钟,球磨时间为1‑4小时,对该粉体进行1‑3小时的酸处理,经过酒精洗涤2‑5次,并于80℃下真空干燥4小时后,得到高纯度的Ti2AlN陶瓷粉体。
【技术特征摘要】
1.一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AlN陶瓷粉体的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:以Ti粉、Al粉和TiN粉为反应起始原料,按照其摩尔比X:X:1进行称料,其中,X = 1-1.2,然后将粉体置入球磨罐中,以酒精为球磨介质,在球料比为4: 1、转速为400转/分钟的条件下球磨2-6小时,磨后的粉料在80°C下真空干燥4小时,得到均匀混合粉料;步骤2:将步骤I所制得的混合粉料放入内径为1mm的不锈钢模具内,在单轴压力为50-500MPa的条件下,冷压成厚度小于1mm的圆块;步骤3:将步骤2所制得的压块直接放入温度为700-850°C的空气炉中进行热爆反应,保温1-5分钟后,将反应后的压块直接从空气炉内取出,快速冷却后磨去其表面的氧化层;步骤4:将步骤3所制得的压块破碎并采用干磨的方法球磨成粉,球料比为8: 1,转速为200-400转/分钟,球磨时间为1-4小时,对该粉体进行1-3小时的酸处理,经过酒精洗涤2-5次,并于80°C下真空干燥4小时后,得到高纯度的Ti2AlN陶瓷粉体。2.根据权利要求1所述的一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AlN陶瓷粉体的方法,其特征在于,所述步骤4中采用的酸洗介质为醋酸或稀硫酸或稀盐酸。3.根据权利要求1所述的一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AlN陶瓷粉体的方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:按照T1、Al和TiN粉的摩尔比为1:1:1进行称料,然后将粉体置入球磨罐中,以酒精为球磨介质,在球料比为4: 1、转速为400转/分钟的条件下球磨4小时,磨后的粉料在80°C下真空干燥4小时得到均匀混合粉料; 步骤2:将步骤I所制得的混合粉料放入内径为10_的不锈钢模具内,在单轴压力为200MPa的条件下,冷压成厚度为5mm的圆块; 步骤3:将步骤2所制得的压块直接放入温度为850°C的空气炉中进行热爆反应,保温5分钟后,将反应后的压块直接从空气炉内取出,快速冷却后磨去其表面的氧化层; 步骤4:将步骤3所制得的压块破碎并采用干磨的方法球磨成粉,球料比为8:1,转速为400转/分钟,球磨时间为4小时,利用醋酸对该粉体进行处理I小时,经过酒精洗涤3次,并于80°C下真空干燥4小时后,得到高纯度的Ti2AlN陶瓷粉体。4.根据权利要求1所述的一种基于热爆反应低温快速制备Ti2AlN陶瓷粉体的方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:按照T1、Al和TiN粉的摩尔比为1.1:1.1:1进行称料,然后将粉体置入球磨罐中,以酒精为球磨介质,在球料比为4: 1、转速为400转/分钟的条件下球磨4小时,磨后的粉料在80°C下真空干燥4小时得到均匀混合粉料; ...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘毅,张梨梨,肖巍伟,张利锋,郭守武,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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