一种Ti(C,N)/AlN复合粉体及其制备方法与流程

本发明属于陶瓷粉末制备技术领域。具体涉及一种ti(c,n)/aln复合粉体及其制备方法。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明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，本发明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，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明将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。

本发明制备的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。

本发明制备的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。

本发明由于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，本发明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为本发明制备的一种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发明作进一步描述，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。

本具体实施方式制备的ti(c,n)/aln复合粉体如附图所示，图1是实施例1制备的一种ti(c,n)/aln复合粉体的sem图。从图1可以看出：所制备的ti(c,n)/aln复合粉体没有任何杂质污染，aln晶须直径为0.010～1μm；长度为1～5μm。本具体实施方式制备的ti(c,n)/aln复合粉体中的aln晶须亦均匀覆盖在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。

本具体实施方式制备的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。

本具体实施方式由于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，本具体实施方式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。