基于碳化铝铌的碳化铌-氮化铝复合粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Nb2AlC的NbC‑AlN复合粉体及其制备方法。其技术方案是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以1～5℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1200～1600℃，保温1～3h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC‑AlN复合粉体。本发明专利技术具有生产周期短、工艺简单和成本低的特点；用该方法制备的基于Nb2AlC的NbC‑AlN复合粉体纯度高和颗粒分布均匀。

Niobium carbide aluminum nitride composite powder based on aluminum niobium carbide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
基于碳化铝铌的碳化铌-氮化铝复合粉体及其制备方法
本专利技术属于NbC-AlN复合粉体
具体涉及一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体及其制备方法。
技术介绍
碳化铌(NbC)是一种具有高硬度(大于235GPa)、高韧性、高杨氏模量、高熔点(约3610℃)和耐腐蚀性好的金属碳化物，可用作复合陶瓷和硬质合金中的添加剂、涡轮转子中的原材料以及切割和铣削工具的涂层。氮化铝(AlN)因具有高导热率、高电阻率、低介电常数、低介电损耗、优异的机械性能、无毒、耐高温和耐腐蚀等特性，在电子、机械和复合材料等领域有着广泛的应用。目前，制备含NbC相的复合材料方法有：E.M.J.APallone等人(PalloneE,TrombiniV,TomasiR.SynthesisofAl2O3–NbCbyreactivemillingandproductionofnanocomposites[J].Journalofmaterialsprocessingtechnology,2003,143:185～190.)以Al、Nb2O5、C和Al2O3为原料，高能研磨3～5h，制得Al2O3–NbC复合粉体。但该方法反应不完全，产物纯度不高且长时间研磨能耗高。LiHongmei等人(LiH,SongQ,QianXU,etal.ElectrochemicalsynthesisofNbC–Sncompositepowderinmoltenchloride[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2017,27(10):2310～2316.)以CaCl2-NaCl熔盐为电解液，以SnO2、Nb2O5和C为原料，采用电化学还原法，在900℃和3V电压下电解4～6h，制得NbC–Sn复合粉体。但该技术工艺复杂，反应副产物需后期处理，对设备要求高，生产周期长。刘建仁等人(刘建仁.激光熔覆铁基TiC/NbC复合涂层耐磨性研究[J].电力机车与城轨车辆，2019，42(03)：23～26.)使用激光熔覆技术，在12Cr1MoV合金钢表面制备了耐磨涂层，该涂层具有原位生成TiC/NbC颗粒作为复合增强相。但该技术制备的涂层中TiC/NbC分布不均，且容易产生裂纹。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种生产周期短、工艺简单和成本低的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的制备方法，用该方法制备的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体纯度高和颗粒分布均匀。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以1～5℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1200～1600℃，保温1～3h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。所述Nb2AlC粉体的纯度≥98.0wt％；所述Nb2AlC粉体的粒度≤0.05mm。所述氮气的纯度≥98.5％。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：本专利技术以Nb2AlC为原料，在氮气气氛和1200～1600℃条件下保温1～3h，直接氮化Nb2AlC得到基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。氮化过程中采用现有的气氛炉，无需专门的设备，故生产周期短、工艺简单和成本低。本专利技术以Nb2AlC为原料，直接氮化Nb2AlC得到基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体，不添加任何添加剂，产品无杂质加入，因此，所制备的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体纯度高。本专利技术是基于Nb2AlC在氮气气氛下分解生成NbC与AlN，生成的NbC与AlN的热膨胀系数相差不大，因此，在基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体中的NbC与AlN颗粒分布均匀。因此，本专利技术具有生产周期短、工艺简单和成本低的特点；用该方法制备的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体纯度高和颗粒分布均匀。附图说明图1是本专利技术制备的一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的XRD分析图。具体实施方式下面结合附图和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Nb2AlC粉体的纯度≥98.0wt％；所述Nb2AlC粉体的粒度≤0.05mm。所述氮气的纯度≥98.5％。实施例中不再赘述。实施例1一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以1～2℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1200～1300℃，保温1～1.5h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。实施例2一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以2～3℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1300～1400℃，保温1.5～2h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。实施例3一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以3～4℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1400～1500℃，保温2～2.5h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。实施例4一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以4～5℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1500～1600℃，保温2.5～3h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：本具体实施方式以Nb2AlC为原料，在氮气气氛和1200～1600℃条件下保温1～3h，直接氮化Nb2AlC得到基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。氮化过程中采用现有的气氛炉，无需专门的设备，故生产周期短、工艺简单和成本低。本具体实施方式以Nb2AlC为原料，不添加任何添加剂，产品无杂质加入，因此，所制备的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体如图1所示，图1是实施例2制备的一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的XRD分析图；从图1可以看出：所制得的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的纯度高。本具体实施方式是基于Nb2AlC在氮气气氛下分解生成NbC与AlN，生成的NbC与AlN的热膨胀系数相差不大，因此，在基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体中的NbC与AlN颗粒分布均匀。因此，本具体实施方式具有生产周期短、工艺简单和成本低的特点；用该方法制备的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体纯度高和颗粒分布均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Nb2AlC的NbC‑AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以1～5℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1200～1600℃，保温1～3h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC‑AlN复合粉体。

【技术特征摘要】
1.一种基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述制备方法是：将Nb2AlC粉体置于石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入气氛炉中；在氮气气氛下，以1～5℃/min的升温速率，将所述石墨坩埚升温至1200～1600℃，保温1～3h，自然冷却至室温，制得基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体。2.根据权利要求1所述的基于Nb2AlC的NbC-AlN复合粉体的制备方法，其特征在于所述Nb2AlC粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，谢哲，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