本發(fā)明涉及一種tic/fe/ni/al金屬陶瓷及其制備方法，屬于無機金屬材料。

背景技術(shù)：

1、金屬陶瓷是一種兩相機械復合材料，它能保持金屬相原有的物理特性，具有良好耐磨、耐腐蝕、高強度和高溫穩(wěn)定性等優(yōu)良的性能，廣泛應用于航空航天、汽車制造、化工等領域，用于制造高溫部件、耐磨部件、防腐蝕涂層等。金屬陶瓷材料有兩種相，第一種是耐火相，它能保持高硬度、高熔點、耐高溫、抗沖擊和在電弧中不熔化的特性。該相在金屬陶瓷中充當骨架，可由金屬(如鉬、鎢和金屬氧化物)形成。第二相為載流相，可導電和導熱，與難熔相相比，它的熔點較低，在電弧產(chǎn)生的高溫下會熔化成液體，它可以填充骨架形成的縫隙，防止熔融金屬飛濺，從而延長復合材料的使用壽命并減少磨損。傳統(tǒng)觸頭材料在電氣設備中扮演著重要的角色，其選擇取決于具體的應用需求和環(huán)境條件。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新型觸頭材料的研究和應用也在不斷涌現(xiàn)，為電氣設備的性能提升和節(jié)能減排提供了新的可能性。而在觸頭材料所需的性能中，金屬陶瓷很大一部分都能夠滿足。碳化鈦基金屬陶瓷是由金屬和碳化鈦組成的復合材料，是一種十分重要的復合材料及結(jié)構(gòu)材料，碳化鈦基金屬陶瓷作為觸頭材料具有很大的潛力，可以應用于要求高性能和長壽命的電氣設備中。

2、cn103981418a公開了一種tic/tib2/al/cu電觸頭材料及其制備方法。該材料由以下重量配比的原料制備而成：碳化鈦28～40份，硼化鈦10～20份，鋁10～22份，銅20～54份，粘接劑1～3份，該材料降低了cu的用量，增加了強化相碳化鈦及硼化鈦的含量，改善了碳化鈦與銅的潤濕性，致密度高，接觸電阻低，抗熔焊性好、硬度高。

3、cn111028978a公開了一種(ti,mo)c/tib2/al/cu電觸頭材料及其制備方法。該材料由以下重量配比的原料制備而成：碳化鈦鉬40～70份，硼化鈦15～18份，鋁5～10份，銅10～15份，粘接劑1～2份?？箯潖姸蕊@著提高，同時能夠保持高致密度。并且本發(fā)明材料的制備工藝簡單，成本低廉。

4、cn116949335a公開了一種低成本碳化鈦基金屬陶瓷，該金屬陶瓷由以下重量配比的原料粉末制備而成：tic固定為27份，cu固定為10份，al和ni共計63份，其中al為43～58份，ni為5～20份，還包括粘接劑聚乙二醇，所述聚乙二醇為上述粉體總重量的1％～3％。本發(fā)明采用al、cu和ni作為主要的添加元素，都為常用金屬，材料成本較低，其中選擇較多的al粉可降低粉體燒結(jié)的溫度，實現(xiàn)在較低溫度下燒結(jié)得到性能優(yōu)良的tic基金屬陶瓷，制作成本較低；本發(fā)明利用al改善cu與tic之間的潤濕性，減少孔隙率，提高材料的致密性，同時通過al與cu及al與ni生成的中間合金提高金屬陶瓷的強度，具有致密度高、抗彎強度優(yōu)異、導熱性能優(yōu)良等優(yōu)點。然而其硬度低，使用范圍受到一定的限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的是提供一種新的tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法。

2、為達到本發(fā)明的第一個目的，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法包括：

3、a.取fe粉、al粉和ni粉混合后球磨得到混合物1；

4、b.將tic粉加入到混合物1中，繼續(xù)球磨得到混合物2；

5、c.將聚乙二醇加入混合物2混勻得混合物3；

6、d.將混合物3在70℃烘干7～8個小時；

7、e.d步驟烘干后的混合物3壓制成型；

8、f.在氬氣保護下，將壓制成型后的混合物3分階段加熱至950℃～1050℃，保溫至少180min，隨爐冷卻至200℃以下制得到tic/fe/ni/al金屬陶瓷，所述分階段加熱先以升溫速率10℃/min，從室溫升至350℃并保溫30分鐘，再以升溫速率7.5℃/min，升至650℃并保溫60分鐘，最后以升溫速率5℃/min～6℃/min升至燒結(jié)溫度950℃～1050℃；

9、按重量計，tic粉固定為32.5份，al粉固定為42.5份，fe粉和ni粉共計25份，其中fe粉為1.25～11.25份，ni粉為23.75～13.75份，聚乙二醇為上述粉體總重量的1％～3％。

10、在一種具體實施方式中，所述fe粉為還原性鐵粉，純度大于98.0％，粒度為200目～600目。

11、在一種具體實施方式中，所述ni粉為電解鎳粉，純度大于99.0％，粒度為200目～800目。

12、在一種具體實施方式中，所述al粉的純度大于99.0％，粒度為400目～600目。

13、在一種具體實施方式中，所述tic粉的純度大于99.0％，平均粒度為1.0μm。

14、在一種具體實施方式中，所述球磨的轉(zhuǎn)速控制在300r/min～350r/min，a步驟和b步驟分別球磨60min以上。

15、在一種具體實施方式中，e步驟所述壓制成型的壓力為16～20mpa。

16、在一種具體實施方式中，f步驟所述氬氣的流量控制在60～100ml/min。

17、本發(fā)明的第二個目的是提供一種tic/fe/ni/al金屬陶瓷。

18、為達到本發(fā)明的第二個目的，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷采用如上所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法制備得到，優(yōu)選所述，tic/fe/ni/al金屬陶瓷的硬度38hrc以上，更優(yōu)選45hrc以上。

19、在一種具體實施方式中，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的相對密度99％以上，抗彎強度21mpa以上，導熱系數(shù)0.5w/(m·k)以上，優(yōu)選抗彎強度45mpa以上，導熱系數(shù)4.5w/(m·k)以上。

20、有益效果：

21、1.fe、ni與tic的潤濕性并不好，而本發(fā)明按重量計，tic粉固定為32.5份，al粉固定為42.5份，fe粉和ni粉共計25份，其中fe粉為1.25～11.25份，ni粉為23.75～13.75份，聚乙二醇為上述粉體總重量的1～3份，配合本發(fā)明的制備方法，改善了fe與ni同tic的潤濕性，制備得到的tic/fe/ni/al金屬陶瓷硬度高，同時致密性、抗彎強度、導熱性能等綜合性能好。

22、2.本發(fā)明的工藝作為一個整體能保證不同粉體在加熱過程中熱膨脹差異的協(xié)調(diào)性，防止金屬陶瓷因快速加熱而引起變形開裂，產(chǎn)品無偏聚現(xiàn)象，無分層等不合格現(xiàn)象，燒結(jié)后組織均勻。

23、3.本發(fā)明的方法制作成本較低。

技術(shù)特征：

1.tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述fe粉為還原性鐵粉，純度大于98.0％，粒度為200目～600目。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述ni粉為電解鎳粉，純度大于99.0％，粒度為200目～800目。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述al粉的純度大于99.0％，粒度為400目～600目。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述tic粉的純度大于99.0％，平均粒度為1.0μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，所述球磨的轉(zhuǎn)速控制在300r/min～350r/min，a步驟和b步驟分別球磨60min以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，e步驟所述壓制成型的壓力為16～20mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，f步驟所述氬氣的流量控制在60～100ml/min。

9.tic/fe/ni/al金屬陶瓷，其特征在于，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷采用如權(quán)利要求1～8任一項所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的制備方法制備得到，優(yōu)選所述，tic/fe/ni/al金屬陶瓷的硬度38hrc以上，更優(yōu)選45hrc以上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的tic/fe/ni/al金屬陶瓷，其特征在于，所述tic/fe/ni/al金屬陶瓷的相對密度99％以上，抗彎強度21mpa以上，導熱系數(shù)0.5w/(m·k)以上，優(yōu)選抗彎強度45mpa以上，導熱系數(shù)4.5w/(m·k)以上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種TiC/Fe/Ni/Al金屬陶瓷及其制備方法，屬于無機金屬材料技術(shù)領域。本發(fā)明所述TiC/Fe/Ni/Al金屬陶瓷的制備方法包括：A.取Fe粉、Al粉和Ni粉混合后球磨得到混合物1；B.將TiC粉加入到混合物1中，繼續(xù)球磨得到混合物2；C.將聚乙二醇加入混合物2混勻得混合物3；D.將混合物3在70℃烘干7～8個小時；E.D步驟烘干后的混合物3壓制成型。本發(fā)明的TiC/Fe/Ni/Al金屬陶瓷硬度高，同時致密性、抗彎強度、導熱性能等綜合性能好。

技術(shù)研發(fā)人員：王能為
受保護的技術(shù)使用者：攀枝花學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2