一种Ti*AlC*可加工陶瓷材料的制备方法技术

一种Ｔｉ↓［３］ＡｌＣ↓［２］可加工陶瓷材料的制备方法，首先，将Ｔｉ粉、Ａｌ粉和Ｃ粉充分混合；在混合物中加入硬脂酸钠分散剂，采用干法球磨，形成主晶相为Ｔｉ－Ａｌ金属间化合物、ＴｉＣ并含有少量钛、铝的细小复合粉体；将球磨所得复合粉体真空干燥；将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下热压烧结即可。本发明专利技术利用Ｔｉ粉、Ａｌ粉、Ｃ粉以及少量添加剂经高能球磨后，原位反应生成ＴｉＣ及Ｔｉ－Ａｌ等中间物相。这种复合粉体经热压烧结后合成晶相为单一Ｔｉ↓［３］ＡｌＣ↓［２］的可加工陶瓷材料，由于工艺简单，烧成温度低、压力小，结构均匀致密，成本较低。

Method for preparing Ti*AlC* machinable ceramic material

A Ti: 3 AlC: 2 methods, preparation of ceramic materials first, Ti powder, Al powder and C powder mixing; adding sodium stearate dispersing agent in the mixture, by dry milling, forming the main crystalline phase is Ti Al intermetallic compounds, TiC and fine the composite powder containing a small amount of titanium and aluminum body; the milled prepared composite powder vacuum drying; the dried powder in graphite mold, in argon or vacuum hot pressing sintering can be. The present invention utilizes Ti powder, Al powder, C powder and a small amount of additive to produce TiC, Ti - Al and other intermediate phases by in-situ reaction with high energy ball milling. This kind of composite powders by hot pressing sintering after synthesis of crystal phase is single Ti: 3 AlC: 2 of machinable ceramic materials, because of simple process, low sintering temperature, low pressure, uniform structure, low cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属陶瓷材料制造领域，具体涉及一种TiaAlC2可加工陶瓷材料的 制备方法。
技术介绍
.TiaAlC2是一种具有独特性能的新型可加工陶瓷材料。这种材I4的性能 集中了金属材料和陶瓷材料的优点于一身，如具有良好的导电、导热性能， 有相对较低的硬度，在高温下具有塑性，能用高速刀具或线切割进行加工 的可加工性，也具有陶瓷的高弹性模量、低密度、高热稳定性和良好的抗 氧化性等综合性能，在高温结构部件、化学防腐材料、电极材料及可加工 材料等领域有广阔的应用前景。 .目前，这种材料的主要制备方法有两种，原位热压烧结和热等静压烧 结。这两种方法都是利用Ti-A1-C或者TiC-A1-Ti为原料，通过反应烧结 直接制备钛铝碳TiaAlC2块体材料。反应合成温度高(140(TC以上)，热压 压力大(35MPa左右)，纯哮很难控制，杂质相较多，包括反应物残留物及 中间生成物CTiC、 Ti-Al金属间化合物等)，也有Ti2AlC、 Ti3AlC物相， 影响了该材料的性能。因此，如何采取有效的途径，合成高纯TiaAlC2材料， 将是未来该材^l"的发展方向
技术实现思路
'.本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，温 度低，热压压力小，制造成本低的Ti3AlC2可加工陶瓷材料的制备方法。该方法所制备的材料具有纯度高、杂质含量低，晶粒细小、致密，综合力学 性能好的特点。 '为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是首先，'按质量百分比将67. 56-71. 11%的Ti粉、20. 00-28. 00%的Al粉和4. 44-8. 89%C粉充分混合； 在混合物中加入混合物质量0. 2—0. 5%的硬脂酸钠分散剂，采用干法球磨， 球磨机的转速为800-1000转每分钟，料、球质量比为l: 10，球磨10-12 小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合粉体在70-8(TC下真空干燥4-5小时；将干燥 后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以1200°C-1300°C， 5-15MPa的压力热压烧结0. 5—1小时即可。.本专利技术利用Ti粉、Al粉、C粉以及少量添加剂经高能球磨后，原位 反应生成TiC及Ti-Al等中间物相。这种复合粉体经热压烧结后合成晶相 为单一Ti3AlG的可加工陶瓷材料，由于工艺简单，烧成温度低、压力小， 结构均匀致密，成本较低。 附图说明图1为Ti粉、Al粉、C粉的高能球磨过程的XRD分析结果，主晶相 为TiC 、 TiAl3及少量的未反应钛、铝，其中横坐标为存 射角，纵坐标为衍;lf峰强度；图2为130(TC烧结试样的XRD分析结果，其中横坐标为衍射角，纵坐 标为衍射峰强度；图3为130(TC合成Ti3AlC2的SEM分析结果。 具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例l，参见图1-3，首先，按质量百分比将67.56呢的Ti粉、28% 的Al粉和4. 44%C粉充分混合；在混合物中加入混合物质量0. 4%的硬脂酸 钠分散剂，采用干法球磨，球磨机的转速为900转每分钟，料、球质量比 为l: 10，球磨10小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有 少量钛、铝的细小复合粉体；将球磨所得复合粉体在8CTC下真空干燥4 小时；将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以130(TC， 5M.Pa的压力热压烧结0. 5小时即可。由图2可以看出，该材料为单一晶相 TisAlG;由图3可以看出，该材料结构致密、均匀。具有微晶层片结构。实施例2，首先，按质量百分比将71. 11%的Ti粉、20%的Al粉和8. 890/oC 粉充分混合；在混合物中加入混合物质量0. 2%的硬脂酸钠分散剂，采用干 法球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料、球质量比为l: 10，球磨ll 小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合粉体在75'C下真空干燥4.2小时；将干燥后的 粉.体装入石墨磨具中，在氩气或真空条fTF以120CTC， 12MPa的压力热压 烧结1小时即可。实施例3，首先，按质量百分比将70%的Ti粉、25y。的Al粉和5y。C粉 充分混合；在混合物中加入混合物质量0.5%的硬脂酸钠分散剂，采用干法 球磨，球磨机的转速为1000转每分钟，料、球质量比为1: 10，球磨12 小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合粉体在72"C下真空干燥4.5小时；将干燥后的 粉.体装入石墨磨具中，在氩气或真空条fl^下以1270°C， 8MPa的压力热压 烧结0. 6小时即可。实施例4，首先，按质量百分比将68%的Ti粉、24。/o的Al粉和8yoC粉充分混合；在混合物中加入混合物质量0.3%的硬歯酸钠分散剂，采用干法 球磨，球磨机的转速为850转每分钟，料、球质量比为l:' 10，球磨10.5、 小.时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合粉体在77。C下真空干燥4.8小时；将干燥后的 粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以125(TC， 10MPa的压力热压 烧结0.7小时即可。实施例5，首先，按质量百分比将71。/。的Ti粉、22。/。的Al粉和7y。C粉 充分混合；在混合物中加入混合物质量0.2%的硬月'旨酸钠分散剂，采用干法 球磨，球磨机的转速为950转每分钟，料、球质量比为U 10，球磨11.5 小.时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合^H本在7(TC下真空干燥5小时；将干燥后的粉 体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以123(TC， 5、 12、 8、 10、 15MPa 的压力热压烧结0.9小时即可。权利要求1、一种Ti3AlC2可加工陶瓷材料的制备方法，其特征在于1)首先，按质量百分比将67.56-71.11％的Ti粉、20.00-28.00％的Al粉和4.44-8.89％C粉充分混合；2)在混合物中加入混合物质量0.2-0.5％的硬脂酸钠分散剂，采用干法球磨，球磨机的转速为800-1000转每分钟，料、球质量比为1∶10，球磨10-12小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小复合粉体；3)将球磨所得复合粉体在70-80℃下真空干燥4-5小时；4)将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以1200℃-1300℃，5-15MPa的压力热压烧结0.5-1小时即可。2、 根据权利要求l所述的Ti3AlC2可加工陶瓷材料的制备方法，其特 征在于首先，按质量百分比将67.56°/。的Ti粉、28%的Al粉和4. 44%C 粉充分混合；在混合物中加入混合物质量0.4%的硬脂酸钠分散剂，采用干 法球磨，球磨机的转速为900转每分钟，料、球质量比为l: 10，球磨IO 小时，形成主晶相为Ti-Al金属间化合物、TiC并含有少量钛、铝的细小 复合粉体；将球磨所得复合粉体在8(TC下真空干燦4小时；将干燥后的粉 体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以130本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｔｉ↓［３］ＡｌＣ↓［２］可加工陶瓷材料的制备方法，其特征在于：１）首先，按质量百分比将６７．５６－７１．１１％的Ｔｉ粉、２０．００－２８．００％的Ａｌ粉和４．４４－８．８９％Ｃ粉充分混合；２）在混合物中加入混合物质量０．２－０．５％的硬脂酸钠分散剂，采用干法球磨，球磨机的转速为８００－１０００转每分钟，料、球质量比为１∶１０，球磨１０－１２小时，形成主晶相为Ｔｉ－Ａｌ金属间化合物、ＴｉＣ并含有少量钛、铝的细小复合粉体；３）将球磨所得复合粉体在７０－８０℃下真空干燥４－５小时；４）将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以１２００℃－１３００℃，５－１５ＭＰａ的压力热压烧结０．５－１小时即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建锋，王芬，杨海波，林营，张芳，刘波波，陈平，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]