本发明专利技术公开了一种高能球磨制备发动机活塞环表面喷涂用TiB2/TiC超细粉的方法，按照下述步骤进行：(1)称取Ti粉和B4C粉作为粉料；(2)称量磨球；(3)将粉料至于球磨罐中，然后上面用磨球覆盖以使所有粉料的上表面均被磨球压住；(4)向球磨罐中通入惰性气体，以排出空气；(5)进行球磨。本发明专利技术提供一种采用高能球磨机械合金化的方法，原位合成纳米级金属陶瓷复合粉末TiB2/TiC；此过程的抽真空充氩气无需在真空手套箱中进行操作，从而简化操作流程、提高生产效率，适合在工业生产中应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，涉及一种利用机械合金化制备纳米级Ti&/TiC金属陶瓷复合粉末的方法。
技术介绍
TB2和TiC作为金属陶瓷材料，都具有熔点高、蒸气压低、导电性良好、硬度高、耐磨损性良好等优点。TW2和TiC因具有上述一系列优良的性能被看做最有前途的材料之一而被广为研究。目前，TW2和TiC已在冶金、机械、军事、化工、电子等行业作为颗粒增强复合材料、复合陶瓷材料、硬质合金基体、阴极保护材料、导电陶瓷材料中得到广泛的应用，近年来各国研究者们把工作重点放在了与纳米级TB2和TiC有关的各种新材料的研究和开发上。制备TW2的方法主要有直接合成法、自蔓延高温合成法(金属热还原法)、非金属热还原法(碳热还原法)、碳化硼法、熔盐电解法、化学气象沉积法、等离子电弧炉法等。而TiC 的合成主要有固态合成法、碳还原法、熔融金属浴合成法、气相反应合成法、冲击波法等。在超音速火焰喷涂技术(HVOF)发动机活塞环表面喷涂中，经验得知喷涂所用粉料越细获得的图层越不容易被剥离，因此使用超细粉能显著提高图层整体的耐磨性能。而目前，市售的 TiB2粉末主要是粒径在2微米以上的，采用碳还原法和金属热还原法制备而成。如自蔓延高温合成也能制备出纳米级TW2，但是需要后续加工酸洗、破碎等处理，显然不是理想的方法。因此能够同时制备出纯净的纳米级TiB2和TiC金属陶瓷复合粉末并且能够应用于工业生产则是研究者们所期待的。
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，提供一种采用高能球磨机械合金化的方法，原位合成纳米级金属陶瓷复合粉末Ti&/TiC ；此过程的抽真空充氩气无需在真空手套箱中进行操作，从而简化操作流程、提高生产效率，适合在工业生产中应用。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现一种高能球磨制备发动机活塞环表面喷涂用Ti&/TiC超细粉的方法，按照下述步骤进行(1)称取Ti粉和B4C粉作为粉料，其中Ti和B4C的摩尔比是3 1，然后进行烘干， 烘干时间为12 M小时，烘干温度为60 150°C ；优选烘干时间为15 20小时，烘干温度为60 100°C ；(2)称量磨球，其中磨球与步骤⑴中粉料的质量比为O 1)-(20 1)；优选磨球和粉料的质量比为O 1)-(10 1)；(3)将粉料至于球磨罐中，然后上面用磨球覆盖以使所有粉料的上表面均被磨球压住，其中磨球和粉料占球磨罐体积的1/2 2/3，优选将直径最小的磨球紧挨着粉体，直径较大的球压着较小的球，使得所有粉料除中间空隙外全部被磨球压住；(4)向球磨罐中通入惰性气体，惰性气体流速气压为0-0. IMpa ；优选将气体的管头深入到球磨罐中磨球上方进行通气，采用氩气；由于氩气的摩尔质量GO)高于空气的平均摩尔质量09)，因此氩气会沉在空气的下方，以排出空气；(5)密封球磨罐进行球磨，球磨机转速为50-530r/min，球磨时间为5_60小时，球磨方法为干磨；优选球磨机转速为300-530r/min，球磨时间为20-50小时。本专利技术的技术方案中，球磨反应之后在进行粉料提取时，若粉料粘在球磨罐壁或者磨球上，则加入少量酒精，在继续湿磨30秒-2分钟，然后60-150°C烘干直至全部干燥，取出自然冷却。本专利技术和现有技术相比所具有的优点在于反应原料便宜、无需额外热源、反应产物纯净(只有TW2和TiC两相)、无需后续处理(如酸洗等)，简化了抽真空充氩气的过程， 使得操作简便，生产率提高，更加适合大规模的工业生产，虽然充入的氩气不像在真空手套箱中进行的那样高纯但是不影响生产效果，产物中纯净只含有TW2和TiC两相，且TiC粒径能达到5-12纳米，TiB2粒径能达到80-600纳米，为理想状态，TiB2和TiC本身都具有较高的硬度和耐磨性。附图说明图1本专利技术制备的无机粉末的TEM照片(TEM型号为JE0L，生产厂家为日本电子)。图2本专利技术制备的无机粉末的XRD图(XRD型号为XRD7000型，生产厂家为日本岛津)。具体实施例方式下面结合具体实施方式进一步说明本专利技术的技术方案。选用南京大学仪器厂生产的型号为QM-3SP4J的行星式球磨机进行制备。实施例1①将Ti和B4C按照3 1的摩尔比称量，共计50g，80°C烘干20小时待用；②按球料比10 1称量直径6、10、12、20讓不锈钢球，共计50(^，待用；③选用250M1的不锈钢球磨罐，首先将反应物放入不锈钢罐，然后在粉料上面放入球，几乎除了一些缝隙，能够完全盖住粉料，球料总共约占球磨罐体积的2/3，之后将氩气管头深入沿球磨罐内壁深入到最上面一层球的部位，氩气流速气压为0. IMpa, 10分钟后拿开，密封球磨罐；④选择转速为300r/min，球磨60小时，机器设定为球磨半小时休息半小时；⑤60小时后，打开球磨罐加入少量酒精(淹没球即可)，在密封球磨2分钟，取出后低温烘干至粉料干燥。实施例2①将Ti和B4C按照3 1的摩尔比称量，共计50g，80°C烘干20小时待用；②按球料比10 1称量直径6、8、12、20mm不锈钢球，共计500g，待用；③选用250M1的不锈钢球磨罐，首先将反应物放入不锈钢罐，然后在粉料上面放入球，几乎除了一些缝隙，能够完全盖住粉料，球料总共约占球磨罐体积的2/3，之后将氩气管头深入沿球磨罐内壁深入到最上面一层球的部位，氩气流速气压为0. IMpa, 10分钟后拿开，密封球磨罐；④选择转速为400r/min，球磨40小时，机器设定为球磨半小时休息半小时；⑤40小时后，打开球磨罐加入少量酒精(淹没球即可)，在密封球磨2分钟，取出后低温烘干至粉料干燥。实施例3①将Ti和B4C按照3 1的摩尔比称量，共计50g，80°C烘干20小时待用；②按球料比15 1称量直径6、8、10、20mm不锈钢球，共计750g，待用；③选用250M1的不锈钢球磨罐，首先将反应物放入不锈钢罐，然后在粉料上面放入球，几乎除了一些缝隙，能够完全盖住粉料，球料总共约占球磨罐体积的2/3，之后将氩气管头深入沿球磨罐内壁深入到最上面一层球的部位，氩气流速气压为0. IMpa, 10分钟后拿开，密封球磨罐；④选择转速为500r/min，球磨20小时，机器设定为球磨半小时休息半小时；⑤20小时后，打开球磨罐加入少量酒精(淹没球即可)，在密封球磨2分钟，取出后低温烘干至粉料干燥。实施例4①将Ti和B4C按照3 1的摩尔比称量，共计50g，80°C烘干20小时待用；②按球料比15 1称量直径8、10、12、20讓不锈钢球，共计75(^，待用；③选用250M1的不锈钢球磨罐，首先将反应物放入不锈钢罐，然后在粉料上面放入球，几乎除了一些缝隙，能够完全盖住粉料，球料总共约占球磨罐体积的2/3，之后将氩气管头深入沿球磨罐内壁深入到最上面一层球的部位，氩气流速气压为0. IMpa, 10分钟后拿开，密封球磨罐；④选择转速为400r/min，球磨10小时，机器设定为球磨半小时休息半小时；⑤10小时后，打开球磨罐加入少量酒精(淹没球即可)，在密封球磨2分钟，取出后低温烘干至粉料干燥。实施例5①将Ti和B4C按照3 1的摩尔比称量，共计50g，80°C烘干20小时待用；②按球料比20 1称量直径6、8、10、12mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王惜宝，王金枝，王海波，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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