一種高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷生產技術領域。
【背景技術】
[0002]碳化鈦具有優(yōu)良的機械性能、高熱傳導性和良好的熱震穩(wěn)定性等，這些特性使它們在航空航天、汽車工業(yè)以及能源等領域得到廣泛應用。但碳化鈦陶瓷韌性差、加工困難的缺點限制了其應用。碳化鈦是一種典型的共價鍵結合的穩(wěn)定化合物，加上它的擴散系數(shù)低，很難用常規(guī)的燒結方法達到致密化，必須通過添加一些燒結助劑以降低表面能或增加表面積，以及采用特殊工藝處理來獲得致密的碳化鈦陶瓷。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性好硬度高的碳化鈦陶瓷。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷，由下列重量份的原料制成:碳化鈦40-60、氧化鋁10-25、高嶺土粉2-7、氧化鋯0.8-2、氧化硼1.5_4、二氧化硅2_6、三氧化二銻1.8-3.5、碳纖維0.6-3、表面活性劑0.05-0.3、聚乙烯0.5-3、無水乙醇25-30、甘油2_5、去離子水65-75。
[0005]優(yōu)選的，所述的高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷由下列重量份的原料制成:碳化鈦45-55、氧化鋁15-20、高嶺土粉4_6、氧化鋯1-1.5、氧化硼2_3、二氧化硅3_5、三氧化二銻2.5-3、碳纖維1.6-2.5、表面活性劑0.05-0.2、聚乙烯1.5-2、無水乙醇26-28、甘油3-5、去離子水68-70。
[0006]優(yōu)選的，所述的高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷由下列重量份的原料制成:碳化鈦52、氧化招18、高嶺土粉4.5、氧化錯1.2、氧化硼2.8、二氧化娃4.4、三氧化二鋪2.9、碳纖維
2.1、表面活性劑0.15、聚乙烯1.7、無水乙醇26、甘油4.6、去離子水68。
[0007]優(yōu)選的，所述碳纖維的長度為4-6 mm。
[0008]優(yōu)選的，所述表面活性劑為單硬脂酸甘油酯、聚山梨酯、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種或多種。
[0009]制備上述高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷的方法，包括以下具體步驟:
(1)將碳化鈦、氧化鋁、高嶺土粉、氧化錯、氧化硼、二氧化娃、三氧化二鋪、去離子水混合加到球磨罐中球磨60-90 min，再加入聚乙稀、無水乙醇、甘油，以300-400 rpm的轉速進行濕法混合40-60 min ；
(2)加入碳纖維、表面活性劑，轉速降低至100-200rpm,繼續(xù)球磨40-60 min,將混合均勻的漿料在室溫下抽氣緩慢加到金屬模具中，然后置于保溫箱中于700-750°C下保溫30-50分鐘后脫模，在室溫下自然干燥至恒重；
(3)將步驟(2)得到的碳化鈦陶瓷素坯置入反應燒結爐中，將燒結爐抽真空，升溫至1650-1680°C，恒溫保持120-180 min,試樣隨爐冷卻即可得到高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷。
[0010]優(yōu)選的，所述球磨罐配備有高純度氧化鋁磨球。
[0011]優(yōu)選的，步驟(3)中所述升溫其速率為30-35°C /min。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:
(1)本發(fā)明添加的碳纖維可以提高碳化鈦的力學性能，提高陶瓷的斷裂韌性，提高素坯的強度和致密度，滿足機械加工要求添加的碳化欽進一步提高陶瓷的耐磨性。
[0013](2)本發(fā)明添加的金屬元素提高了碳化鈦陶瓷的致密性，減少了材料的損失，提高成品率。
[0014](3)本發(fā)明工藝簡單，原料來源方便，且明顯提高了碳化鈦陶瓷的硬度和耐磨性能，擴大了碳化鈦陶瓷的使用范圍。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0016]實施例1
一種高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷，由下列重量份的原料制成:碳化鈦52、氧化鋁18、高嶺土粉4.5、氧化鋯1.2、氧化硼2.8、二氧化硅4.4、三氧化二銻2.9、碳纖維2.1、表面活性劑0.15、聚乙烯1.7、無水乙醇26、甘油4.6、去離子水68。
[0017]其中，所述碳纖維的長度為4 mm，所述表面活性劑為單硬脂酸甘油酯、十二烷基磺酸鈉。
[0018]制備上述高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷的方法，包括以下具體步驟:
(1)將碳化鈦、氧化鋁、高嶺土粉、氧化錯、氧化硼、二氧化娃、三氧化二鋪、去離子水混合加到配備有高純度氧化招磨球的球磨罐中球磨90 min，再加入聚乙稀、無水乙醇、甘油，以400 rpm的轉速進行濕法混合60 min ；
(2)加入碳纖維、表面活性劑，轉速降低至200rpm，繼續(xù)球磨60 min，將混合均勻的漿料在室溫下抽氣緩慢加到金屬模具中，然后置于保溫箱中于750°C下保溫50分鐘后脫模，在室溫下自然干燥至恒重；
(3)將步驟(2)得到的碳化鈦陶瓷素坯置入反應燒結爐中，將燒結爐抽真空，以35°C/min的速率升溫至1680°C，恒溫保持180 min，試樣隨爐冷卻即可得到高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷。
[0019]實施例2
一種高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷，由下列重量份的原料制成:碳化鈦40、氧化鋁10、高嶺土粉7、氧化鋯2、氧化硼4、二氧化硅6、三氧化二銻3.5、碳纖維3、表面活性劑0.3、聚乙烯
3、無水乙醇30、甘油5、去離子水75。
[0020]其中，所述碳纖維的長度為6 mm，所述表面活性劑為單硬脂酸甘油酯、聚山梨酯、
二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉。
[0021]制備上述高硬度耐高溫碳化鈦陶瓷的方法，包括以下具體步驟:
(1)將碳化鈦、氧化鋁、高嶺土粉、氧化錯、氧化硼、二氧化娃、三氧化二鋪、去離子水混合加到配備有高純度氧化招磨球的球磨罐中球磨60 min，再加入聚乙稀、無水乙醇、甘油，以300 rpm的轉速進行濕法混合40 min ； (2)加入碳纖維、表面活性劑，轉速降低至100rpm，繼續(xù)球磨40 min，將混合均勻的漿料在室溫下抽氣緩慢加到金屬模具中，然后置于保溫箱中于700°C下保溫30分鐘后脫模，在室溫下自然干燥至恒重；
(3)將步驟(2)得到的碳化鈦陶瓷素坯置入反應燒