一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法。其技术方案是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至900～1600℃，保温0.5～3h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。所述Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒表面覆盖有AlN晶须；所述AlN晶须直径为0.010～2μm，长度为1～10μm；所述Ti(C,N)颗粒的粒径为10～80μm。所述Ti2AlC3粉体的纯度≥98.0wt％，Ti2AlC3粉体的粒径为10～100μm。本发明专利技术具有工艺简单和生产成本低的特点，所制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒与AlN晶须结合性好、物相纯度高、AlN分布均匀和综合性能优异，有利于推广应用。

A Ti(C,N)/AlN composite powder and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法
本专利技术属于陶瓷粉末制备
具体涉及一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法。
技术介绍
Ti(C,N)基金属陶瓷具有耐磨性好、高温硬度大、化学性稳定和抗热变形性优异等，已成为切割行业中的新生材料。AlN具有热导率高、热膨胀系数低、强度高和光电磁性能优良的性质，广泛用作新型复合材料的增强体。通过向Ti(C,N)中添加AlN能有效增加氮含量，Al可以通过固溶强化使Ti(C,N)相粘结。因此，添加AlN将进一步改善Ti(C,N)的微观结构和力学性能。ZhouW等人(ZhouW,ZhengY,ZhaoY,etal.MicrostructurecharacterizationandmechanicalpropertiesofTi(C,N)-basedcermetswithAlNaddition[J].CeramicsInternational,2015,41(3):5010-5016.)以TiC0.6N0.4、WC、Mo、Ni、C和Cr3C2粉末为原料，添加AlN，以乙醇为溶剂混合均匀，在红外炉中干燥，采用真空烧结法升温至1400℃并保温1h，制得Ti(C,N)-AlN复合材料，但该方法反应过程难以控制，且无法制备纯相复合材料，材料性能较差。LvC等人(LvC,ZhaiY,WangC,etal.Hot-PressSinteringofTiC0.5N0.5-BasedCermets:AdditionEffectofAlNNano-PowderonMicrostructureandMechanicalProperties[J].KeyEngineeringMaterials,2017,726.)以TiC0.5N0.5和AlN为原料，以Mo、Ni、WC和Co为添加剂，通过超声波振动和机械搅拌，真空干燥；再采用热压烧结法以40Mpa和15℃/min升温至1450℃。制得Ti(C0.7N0.3)AlN复合材料，该方法制备过程复杂，需要在一定压力下反应，生产成本较高。XiongJ等人(XiongJ,GuoZ,ShenB,etal.TheeffectofWC,Mo2C,TaCcontentonthemicrostructureandpropertiesofultra-fineTiC0.7N0.3cermet[J].Materials&design,2007,28(5):1689-1694.)以TiC0.7N0.3为原料，以WC、Mo2C、TaC粉末为添加剂，用研磨机研磨48h，加入蜡作为压制助剂，压制成型，采用真空烧结法烧结，然后在热等静压机进行HIP处理，虽制得Ti(C,N)复合材料。但该方法工艺复杂，生产成本较高，综合性能较差。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和生产成本低的Ti(C,N)/AlN复合粉体的制备方法，用该方法制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒与AlN晶须结合性好、物相纯度高、AlN分布均匀和综合性能优异。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案的是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至900～1600℃，保温0.5～3h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。所述Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒表面覆盖有AlN晶须；所述AlN晶须直径为0.010～2μm，长度为1～10μm；所述Ti(C,N)颗粒的粒径为10～80μm。所述Ti2AlC3粉体的纯度≥98.0wt％，Ti2AlC3粉体的粒径为10～100μm。所述氮气的纯度≥98％。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术将Ti2AlC3粉体装入气氛炉中，在氮气气氛和900～1600℃条件下保温0.5～3h，冷却至室温，即制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。整个工艺流程紧凑，制备方法简单，不需要催化剂和模板，生产成本低且无污染。本专利技术制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的AlN晶须均匀覆盖在Ti(C,N)颗粒表面，Ti(C,N)颗粒与AlN晶须结合性好；AlN晶须直径为0.010～2μm，长度为1～10μm。由于AlN晶须的长度和直径的增长，能更好的增加Ti(C,N)粉体的机械强度和化学稳定性。本专利技术制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体纯度高，制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体粒径为微米至纳米级别，有利于改善加Ti(C,N)复合粉体的稳定性和物理性能。本专利技术由于AlN结合提高了Ti(C,N)金属陶瓷基体的韧性和耐磨性。制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体可用于制备性能优异的金属陶瓷、耐高温耐磨损的表面涂层，用Ti(C,N)/AlN复合粉体制备的刀具适用于金属表面精加工、金属切割和高精度尺寸控制。因此，本专利技术具有工艺简单和生产成本低的特点，所制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒与AlN晶须结合性好、物相纯度高、AlN分布均匀和综合性能优异，有利于推广应用。附图说明图1为本专利技术制备的一种Ti(C,N)/AlN复合粉体的SEM图.具体实施方案下面对具体实施方式对本专利技术作进一步描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式中：所述Ti2AlC3粉体的纯度≥98.0wt％，Ti2AlC3粉体的粒径为10～100μm。所述氮气的纯度≥98％。实施例中不再赘述。实施例1一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至900～1300℃，保温2～3h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。本实施例所制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒表面覆盖有AlN晶须；所述AlN晶须直径为0.010～1.00μm，长度为1～5μm；所述Ti(C,N)颗粒的粒径为10～80μm。实施例2一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至1100～1400℃，保温1～2h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。本实施例所制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒表面覆盖有AlN晶须；所述AlN晶须直径为0.010～1μm，长度为1～7μm；所述Ti(C,N)颗粒的粒径为10～80μm。实施例3一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至1200～1600℃，保温0.5～1h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。本实施例所制备的Ti(C,N)/AlN复合粉体中的Ti(C,N)颗粒表面覆盖有AlN晶须；所述AlN晶须直径为0.010～2μm，长度为1～10μm；所述Ti(C,N)颗粒的粒径为10～80μm。本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：本具体实施方式将Ti2AlC3粉体装入气氛炉中，在氮气气氛和900～1600℃条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti(C,N)/AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至900～1600℃，保温0.5～3h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。

【技术特征摘要】
1.一种Ti(C,N)/AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法是：将Ti2AlC3粉体装入石墨坩埚内，再将所述石墨坩埚置入气氛炉中，在氮气气氛条件下升温至900～1600℃，保温0.5～3h，冷却至室温，制得Ti(C,N)/AlN复合粉体。2.根据权利要求1所述Ti(C,N)/AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述Ti2AlC3粉体的纯度≥98.0wt％，Ti2AlC3粉体的粒径为10～100μm。3.根据权利要求1所述Ti(C,...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，艾俊迪，邓承继，丁军，祝洪喜，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42