本发明涉及金属间化合物粉体的方法,特别涉及一种三硅化五钛金属间化合物粉体批量制备方法。
背景技术:
Ti5Si3具有较好的高温稳定性,较高的高温强度和良好的抗氧化能力,有希望用于1300℃以上的高温结构材料。另外,由于其电阻和热阻均较低,Ti5Si3也有希望用于电气连接结构和扩散阻挡层。
在本发明之前,通常Ti5Si3可通过熔铸法、粉末压制烧结法、快速凝固法、自蔓延燃烧法等实现,但这些方法易造成污染、加工工艺复杂、产率低而受限制。虽然目前市场上还没有Ti5Si3商品粉体出售,粉体合成主要还是集中在实验室阶段,批量少,成本高,已不能满足实际领域的应用需求。
技术实现要素:
本发明的目的就在于克服上述缺陷,提供一种三硅化五钛金属间化合物粉体批量制备方法。
本发明的技术方案是:
一种三硅化五钛金属间化合物粉体批量制备方法,其主要技术特征在于步骤如下:
(1)按摩尔比3∶5称量Si粉与Ti粉作为烧结原料,采用真空烧结工艺合成Ti5Si3化合物;
(2)步骤(1)中所采取的烧结工艺为:将混合均匀的Si粉与Ti粉置于真空炉中,升温到1350-1450℃,保温,随炉冷却到室温;
(3)将步骤(2)所得烧结材料加入到无水乙醇中,然后装入球磨罐,以Ar气作为保护气体,将密封好的球磨罐放到高能行星球磨机中,利用湿法球磨的方法进行细化;
(4)将步骤(3)所得球磨浆料进行真空干燥、研磨,过130目筛获得Ti5Si3粉体。
所述步骤(2)中的真空炉的真空度小于1.0×10-2Pa。
所述步骤(2)中以20℃/min的速度升温到1350-1450℃,保温3-5小时。
所述步骤(3)中行星球磨机的转速为300-500转/分钟,球磨时间为24-48小时。
本发明具有以下优点:
(1)采用Si与Ti粉为原料,反应过程没有副产物,粉体纯度高,同时可以精确控制产物的化学计量比;
(2)湿法球磨制备金属间化合物粉体,能耗低,产物粒度细小且分布均匀,活性高。
(3)可以大批量制备,无污染,成本降低。
附图说明
图1——本发明Ti5Si3金属间化合物粉体SEM形貌图。
具体实施方式
本发明步骤如下:
(1)按摩尔比3∶5称量Si粉与Ti粉作为烧结原料,采用真空烧结工艺合成Ti5Si3化合物;
(2)步骤(1)中所采取的烧结工艺为:将混合均匀的Si粉与Ti粉置于真空度小于1.0×10-2Pa的真空炉中,以20℃/min的速度升温到1350-1450℃,保温3-5小时,随炉冷却到室温;
(3)将步骤(2)所得烧结材料加入到无水乙醇中,然后装入球磨罐,以Ar气作为保护气体,将密封好的球磨罐放到高能行星球磨机中,利用湿法球磨的方法进行细化;行星球磨机的转速为300-500转/分钟,球磨时间为24-48小时;
(4)将步骤(3)所得球磨浆料进行真空干燥、研磨,过130目筛获得Ti5Si3粉体。
实施例:
按摩尔比3∶5称量Si粉与Ti粉500g,混合均匀后放入真空炉中,抽真空至炉内真空度低于1.0×10-2Pa,以20℃/min的速度升温到1400℃,保温4小时。随炉冷却到室温。然后将烧结产物加入无水乙醇中,装入球磨罐,以Ar气作为保护气体,将密封好的球磨罐放到高能行星球磨机中,利用湿法球磨的方法进行细化,设定转速为500转/分钟,球磨时间为48小时。最后将所得球磨浆料进行真空干燥、研磨,过130目筛获得Ti5Si3粉体。
通过上述工艺得到的粉体纯度高,只含有Ti5Si3相,颗粒尺寸为微米量级且均匀分布,见图1。