CN108862301A - 高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法 - Google Patents

高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，包括将分别称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉混合搅拌，得均匀混合料；将均匀混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1200～1300℃，保温；之后冷却至室温，得样品一；将样品一研磨成粉，加入该粉末样品质量比6～10％的TiH2粉混合，重复上述合成步骤后，得样品二；将样品二研磨成粉，补充加入该粉末样品质量比6～10％的TiH2粉混合，重复上述合成步骤后，得Ti3B2N材料。本发明通过改善合成工艺，成功将Ti3B2N材料的纯度提高到了85％以上，并成功去除样品中的TiB2杂质，对于Ti3B2N材料未来的实际应用十分重要。

Description

高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法
技术领域
本发明属于一种结构材料领域，具体涉及一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法。
背景技术
Ti3B2N是一种新型的三元层状化合物，它具有高模量(杨氏模量430.22GPa，剪切模量181.06GPa)，高强度等。同时，Ti3B2N具有很低的密度(理论密度4.80g/cm3)。
中国发明专利申请2016100610872和2016106036190分别公开了“一种新型陶瓷晶体Ti3B2N及其制备方法”和“一种合成高纯度Ti3B2N的方法”均采用高温固相反应制备方法；中国发明专利申请2018101697425、201810169743X、2018101517916和2018101697410等公开了分别采用低熔点金属Al、Pb、Sn和Zn作为助熔剂合成Ti3B2N的方法。但是无论是上述哪一个专利申请中，所合成的Ti3B2N样品中都含有TiN和TiB2两种杂相，TiN和TiB2两种杂相的存在不利于该新型陶瓷材料Ti3B2N的实际应用。因此，如何除掉Ti3B2N样品中的杂相，提高Ti3B2N的含量，对于Ti3B2N材料的实际应用具有很好的现实意义。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，以至少解决现有合成方法中Ti3B2N样品杂质多的问题，从而大幅提高Ti3B2N材料的纯度和含量，对于Ti3B2N材料的实际应用具有很好的现实意义。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，所述Ti3B2N的制备方法包括如下步骤：
1)分别称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；
2)将步骤1)中称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1200～1300℃，保温6～12h；
4)待步骤3)完成后，随炉自然冷却至室温，得样品一；
5)将步骤4)中所得样品一研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
6)将步骤5)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得样品二；
7)将步骤6)中所得样品二研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
8)将步骤7)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得较高纯度的Ti3B2N材料。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤2)中，所述TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀过程为：在TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉混合搅拌中再加入无水乙醇混合搅拌均匀后，自然晾干。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，加入无水乙醇混合搅拌5～30h后，自然晾干。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤1)中，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3.5)∶(0.7～1.3)∶(0.7～1.3)；
优选地，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3)∶(1～1.3)∶(1～1.3)；
再优选地，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤3)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以6～8℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，其特征在于，步骤3)中，将步骤2)中的混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1220～1300℃，保温6～12h；
优选地，以6～8℃/min的速率升温至1250℃，保温8～10h。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤5)中，加入的所述TiH2粉占所述样品一质量比的6-～10％；
优选地，加入的所述TiH2粉占所述样品一质量比的8％。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤6)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以8～10℃/min的速率升温至1200℃，保温8～10h。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤7)中，加入的所述TiH2粉占所述样品二质量比的6～10％；
优选地，加入的所述TiH2粉占所述样品二质量比的8％。
在如上所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，优选，步骤8)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以8～10℃/min的速率升温至1200℃，保温8～10h。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明提供的制备方法可以有效提高制备的Ti3B2N材料的Ti3B2N含量，提高其纯度，将Ti3B2N材料的纯度提高到了85％以上，成功去除样品中的TiB2杂质，减少TiN杂质的含量，对于Ti3B2N材料的实际应用和科学研究十分重要。
本发明提供的合成制备方法，操作简单，重复性高，适合工业规模化生产，降低生产成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1：本发明中具体实施例1制备的Ti3B2N样品的XRD图谱。
图2：Ti3B2N化合物的理论XRD图谱。
图3：本发明中具体实施例2制备的Ti3B2N样品的XRD图谱。
图4：本发明中具体实施例3制备的Ti3B2N样品的XRD图谱。
图5：本发明中对照例1的XRD图谱。
图6：本发明中对照例2的XRD图谱。
图7：本发明中对照例3的XRD图谱。
图8：本发明中对照例4的XRD图谱。
图9：本发明中对照例5的XRD图谱。
图10：本发明中对照例6的XRD图谱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1、图3、图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，制备Ti3B2N的方法包括如下步骤：
1)分别称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；
且TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3.5)(例如2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4)∶(0.7～1.3)(例如0.7、0.9、1.0、1.1、1.15、1.2、1.25、1.26、1.27)∶(0.7～1.3)(例如0.7、0.9、1.0、1.1、1.15、1.2、1.25、1.26、1.27)；
2)将步骤1)中称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1200～1300℃(例如1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃)，保温6～12h(例如7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h)；
4)待步骤3)完成后，随炉自然冷却至室温，得样品一；
5)将步骤4)中所得样品一研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
6)将步骤5)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得样品二；
7)将步骤6)中所得样品二研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
8)将步骤7)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得较高纯度的Ti3B2N材料。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，为了使物料混合更加均匀，TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉的混合过程中加入无水乙醇作为分散剂，在步骤2)中，TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀过程为：在TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉混合搅拌中再加入无水乙醇混合搅拌均匀后，自然晾干。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，加入无水乙醇混合搅拌5～30h(例如6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、15h、18h、20h、21h、22h、23h、25h、26h、28h、29h)后，自然晾干。
优选地，无水乙醇的加入量满足该无水乙醇液面完全淹没TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉混合后的物料。
再进一步优选地，无水乙醇的加入量必须满足该无水乙醇液面完全淹没高过TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉混合后的物料2～4mm(例如2.1mm、2.4mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm)。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤1)中，TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3)(例如2.65、2.75、2.85、2.95)∶(1～1.3)(例如1.1、1.15、1.2、1.25、1.26、1.27)∶(1～1.3)(例如1.1、1.15、1.2、1.25、1.26、1.27)；再优选地，TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤3)中，以5～10℃/min(例如5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min、7℃/min、7.5℃/min、8℃/min、8.5℃/min、9℃/min、9.5℃/min)的速率升温至1200～1300℃(例如1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃、1285℃、1290℃)，保温6～12h(例如7h、7.2h、7.5h、7.8h、8h、8.2h、8.5h、8.8h、9h、9.2h、9.5h、9.8h、10h、10.2h、10.5h、10.8h、11h、11.2h、11.5h)。
优选地，以6～8℃/min(例如6.2℃/min、6.4℃/min、6.8℃/min、7℃/min、7.2℃/min、7.4℃/min、7.6℃/min、7.8℃/min)的速率升温至1200～1300℃(例如1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃、1285℃、1290℃)，保温6～12h(例如7h、7.2h、7.5h、7.8h、8h、8.2h、8.5h、8.8h、9h、9.2h、9.5h、9.8h、10h、10.2h、10.5h、10.8h、11h、11.2h、11.5h)。再进一步优选，步骤3)中，升温至1250℃，保温8～10h(例如8.2h、8.4h、8.6h、8.8h、9h、9.2h、9.4h、9.6h、9.8h)。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤5)中，所加入的TiH2粉占样品一质量比的6～10％(例如6.5％、6.7％、7％、7.3％、7.5％、7.8％、8％、8.5％、8.8％、9％、9.2％、9.5％、9.8％)；再优选地，所加入的TiH2粉占样品一质量比的8％。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤6)中，以5～10℃/min(例如5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min、7℃/min、7.5℃/min、8℃/min、8.5℃/min、9℃/min、9.5℃/min)的速率升温至1200～1300℃(例如1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃、1285℃、1290℃)，保温6～12h(例如7h、7.2h、7.5h、7.8h、8h、8.2h、8.5h、8.8h、9h、9.2h、9.5h、9.8h、10h、10.2h、10.5h、10.8h、11h、11.2h、11.5h)；
优选地，以8～10℃/min(例如8.2℃/min、8.4℃/min、8.6℃/min、8.8℃/min、9℃/min、9.2℃/min、9.4℃/min、9.6℃/min、9.8℃/min)的速率升温至1200℃，保温8～10h(例如8.2h、8.4h、8.6h、8.8h、9h、9.2h、9.4h、9.6h、9.8h)。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤7)中，所加入的TiH2粉占样品二质量比的6～10％(例如6.5％、6.7％、7％、7.3％、7.5％、7.8％、8％、8.5％、8.8％、9％、9.2％、9.5％、9.8％)；再优选地，所加入的TiH2粉占样品二质量比的8％。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，步骤8)中，以5～10℃/min(例如5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min、7℃/min、7.5℃/min、8℃/min、8.5℃/min、9℃/min、9.5℃/min)的速率升温至1200～1300℃(例如1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃、1285℃、1290℃)，保温6～12h(例如7h、7.2h、7.5h、7.8h、8h、8.2h、8.5h、8.8h、9h、9.2h、9.5h、9.8h、10h、10.2h、10.5h、10.8h、11h、11.2h、11.5h)；
优选地，以8～10℃/min(例如8.2℃/min、8.4℃/min、8.6℃/min、8.8℃/min、9℃/min、9.2℃/min、9.4℃/min、9.6℃/min、9.8℃/min)的速率升温至1200℃，保温8～10h(例如8.2h、8.4h、8.6h、8.8h、9h、9.2h、9.4h、9.6h、9.8h)。
总而言之，本发明高纯度Ti3B2N材料的制备中，采用按TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3.5)∶(0.7～1.3)∶(0.7～1.3)，称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉；将称取的TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉加入无水乙醇混匀压片后，在惰性保护气氛下以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；反应完成后，在惰性保护气氛下，样品随炉自然冷却至室温得到样品一；随后将样品一研磨成粉末后加入质量比为6～10％的TiH2粉，混合均匀；混合均匀的粉末在惰性保护气氛下加热保温，然后随炉冷却得到样品二；随后再重复样品一的步骤，将样品二研磨成粉末后再次加入质量比为6～10％的TiH2粉，混合均匀；混合均匀的粉末在惰性保护气氛下加热保温，然后随炉冷却得到本发明的高纯度Ti3B2N材料。
本发明通过上述反应工艺得到高纯Ti3B2N的原因是：本发明技术方案中所用原料为TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，在反应过程中，TiH2粉首先在400～600℃发生分解，生成Ti粉，释放出氢气。生成的金属Ti粉再和无定型B粉、六方BN粉发生反应，生成目标产物Ti3B2N材料。但是由于三种反应物质熔点均大于1500℃，因此合成反应属于固相反应。固相反应扩散慢，反应速度慢，因此反应物达到一定厚度，进一步反应则必须反应物通过产物层的扩散才可以进行，这必将阻碍反应的进一步进行。本发明通过将产物重新研碎，打乱产物和反应物的分布，破坏产物层的阻碍，使得反应更加完全，从而可以得到高纯Ti3B2N。
以下实施例中TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉均为市售产品，纯度为99.9％以上。
实施例1
本实施例提供一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，制备Ti3B2N的方法包括如下步骤：
1)分别称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；
且所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1；
2)将步骤1)中称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉的混合过程中加入无水乙醇作为分散剂，混合搅拌10h，无水乙醇的加入量满足该无水乙醇液面完全淹没TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉混合后的物料，混合均匀后，自然晾干，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料压片之后，在氮气气氛下以8℃/min的速率升温至1250℃，保温8h；
4)待步骤3)完成后，随炉自然冷却至室温，得样品一；
5)将步骤4)中所得样品一研磨成粉末，加入TiH2粉，所加入的TiH2粉占样品一质量比的8％，混合均匀；
6)将步骤5)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，其中步骤3)中升温至1200℃，保温8h，可得样品二；
7)将步骤6)中所得样品二研磨成粉末，加入TiH2粉，所加入的TiH2粉占样品二质量比的8％，混合均匀；
8)将步骤7)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，其中步骤3)中升温至1200℃，保温8h，可得较高纯度的Ti3B2N材料。
本实施例制备的Ti3B2N产品的XRD图谱见图1。由于Ti3B2N是一种新合成的物质，因此X射线衍射标准卡片库中尚未收录。采用晶体XRD谱图模拟软件poudrix，可得Ti3B2N的理论XRD图谱，见图2。将图1和图2进行比对，可确定合成样品中主相为Ti3B2N化合物。同时，样品中还含有少量的杂相TiN，无TiB2(TiN，JCPDS卡片号：38-1420；TiB2，JCPDS卡片号：35-0741)。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤3)、步骤6)和步骤8)中升温至1300℃，其他制备步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
本实施例制备的产品XRD图谱见图3，含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，说明由于煅烧温度改变，实施例2比实施例1中多了TiB2杂相。这说明步骤3)中最优合成温度为1250℃，步骤6)和步骤8)中最优合成温度为1200℃。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤5)和步骤7)中样品中添加TiH2粉占样品质量比的10％，其他制备步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
本实施例制备的产品XRD图谱见图4，含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相。相比实施例1来说，本实施例制备的样品中出现了少量TiB2杂相，说明由于添加原料TiH2粉比例的改变，工序步骤5)和7)中TiH2粉添加质量不同，导致实施例3比实施例1中多了TiB2杂相，也说明工序步骤5)和7)中TiH2粉最佳添加含量为8％。
对照例1
本对照例与实施例1的不同之处在于：步骤5)、步骤6)、步骤7)和步骤8)省略，即原料混合之后只进行一次煅烧，其他制备步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
本对照例制备的产品XRD图谱见图5，图5中显示仍然是含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，说明进行一次煅烧的工艺制备的Ti3B2N中的杂相含量较多，仍然含有TiB2。
对照例2
本对照例与实施例1的不同之处在于：步骤7)和步骤8)省略，即原料混合之后只进行两次煅烧，其他制备步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
本对照例制备的产品XRD图谱见图6，仍然是含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，但TiB2杂相含量相比于对照例1减少，说明进行两次煅烧的杂相含量相比于一次煅烧有所减少，但是比实施例1的三次煅烧工艺杂相含量多。
对照例3
本对照例与实施例1的不同之处在于：在实施例1的基础上得到样品三，将样品三研磨成粉末，加入TiH2粉，所加入的TiH2粉占样品一质量比的8％，混合均匀；将所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，得到较高纯度的Ti3B2N材料，即原料混合之后进行四次煅烧，其他制备步骤与实施例1相同，在此不再赘述。
本对照例制备的产品XRD图谱见图7，仍然是含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，对照例3和对照例2的XRD图谱相似，Ti3B2N、TiB2和TiN三种相含量相似，均比实施例1所合成样品中的杂相多，说明进行四次煅烧和两次煅烧Ti3B2N对材料性能影响不大，不能有效减少Ti3B2N中杂相含量，煅烧三次效果最好。
对照例4
本对照例的制备工艺采用与中国专利申请号2016100610872中公告的“一种新型陶瓷晶体Ti3B2N及其制备方法”相同的制备方法，即是如下制备方法：
将钛粉和六方氮化硼粉末以1.5～2.5∶1的摩尔比在空气孔混合、研磨、压片，然后在惰性保护气氛下以5～10℃/min的速率升温至1100～1200℃，保温3～12h，自然冷却至室温，即得目标产品。
本对照例制备的产品XRD图谱见图8，所得产品含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，且杂相TiB2和TiN的含量高于实施例1、2和3。
对照例5
本对照例的制备工艺采用与中国专利申请号为2016106036190中公告的“一种合成高纯度Ti3B2N的方法”相同的制备方法，即是如下制备方法：
按TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1，称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉；将称取的TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉加入无水乙醇，使无水乙醇的液面没过物料3mm，混合18h后，自然晾干；用压片机5MPa压力下，冷压成素坯块体；将素坯块体置于管式炉，氩气保护气氛中进行烧结；烧结步骤为：以10℃/min的升温速率升至1300℃，保温6h；烧结完成后，在氩气保护气氛下，自然冷却至室温，得产品Ti3B2N。
本对照例制备的产品XRD图谱见图9，所得产品含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，且杂相TiB2和TiN的含量较多，杂相含量高于实施例1、2和3。
对照例6
本对照例的制备工艺采用与中国专利申请号为201810169743X中公告的“一种Pb助熔剂合成Ti3B2N的方法”相同的制备方法，即是如下制备方法：
1)分别称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；且TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1；
2)将步骤1)中称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀过程为：在TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉混合搅拌中再加入无水乙醇混合搅拌18h后，自然晾干。其中，无水乙醇的加入量必须满足该无水乙醇液面完全淹没高过TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉混合后的物料3mm。
3)向步骤2)中的混合料中加入该混合料重量比20％的金属Pb粉作为助熔剂，在玛瑙研钵中混合均匀，压片(压片过程中的压力须在5MPa)，冷压成素坯块体；将素坯块体置于石英管中，抽真空充入Ar气，密封石英管；将该石英管以10℃/min的速率升温至800℃，保温18h。
4)待步骤3)完成后得样品；样品随炉自然冷却至室温后；将样品置于浓度为15％稀盐酸中浸泡除去样品中残留的Pb，浸泡的时间为48h，用蒸馏水稀释，过滤离心，可得Ti3B2N黑色样品。
本对照例制备的产品XRD图谱见图10，所得产品含有Ti3B2N、TiB2和TiN三种相，且杂相TiB2和TiN的含量较多，杂相高于实施例1、2和3。
综上所述，本发明制备的Ti3B2N材料，相比于现有技术，具有如下有益效果：
1、本发明可以有效提高制备的Ti3B2N样品中的Ti3B2N相的含量，提高其纯度，将Ti3B2N材料的纯度提高到了85％以上，成功去除样品中的TiB2杂质，减少TiN杂质的含量，对于Ti3B2N材料的实际应用和科学研究十分重要。
2、本发明提供的合成制备方法，操作简单，重复性高，适合工业规模化生产，降低生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，所述Ti3B2N的制备方法包括如下步骤：
1)分别称取TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉，备用；
2)将步骤1)中称取的TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1200～1300℃，保温6～12h；
4)待步骤3)完成后，随炉自然冷却至室温，得样品一；
5)将步骤4)中所得样品一研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
6)将步骤5)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得样品二；
7)将步骤6)中所得样品二研磨成粉末，加入TiH2粉，混合均匀；
8)将步骤7)中所得混合均匀粉末作为原料，重复步骤3)和步骤4)，可得较高纯度的Ti3B2N材料。
2.如权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述TiH2粉、无定型B粉和六方BN粉放入容器中混合搅拌均匀过程为：在TiH2粉、无定型B粉、六方BN粉混合搅拌中再加入无水乙醇混合搅拌均匀后，自然晾干。
3.如权利要求2所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，加入无水乙醇混合搅拌5～30h后，自然晾干。
4.如权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3.5)∶(0.7～1.3)∶(0.7～1.3)；
优选地，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝(2.5～3)∶(1～1.3)∶(1～1.3)；
再优选地，所述TiH2粉、所述无定型B粉和所述六方BN粉三种原料的摩尔比TiH2∶B∶BN＝3∶1∶1。
5.如权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤3)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以6～8℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h。
6.如权利要求1或5所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，其特征在于，步骤3)中，将步骤2)中的混合料压片之后，在惰性保护气氛下升温至1220～1300℃，保温6～12h；
优选地，以6～8℃/min的速率升温至1250℃，保温8～10h。
7.权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤5)中，加入的所述TiH2粉占所述样品一质量比的6～10％；
优选地，加入的所述TiH2粉占所述样品一质量比的8％。
8.权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤6)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以8～10℃/min的速率升温至1200℃，保温8～10h。
9.权利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤7)中，加入的所述TiH2粉占所述样品二质量比的6～10％；
优选地，加入的所述TiH2粉占所述样品二质量比的8％。
10.利要求1所述的高纯度Ti3B2N材料的新型制备方法，其特征在于，步骤8)中，以5～10℃/min的速率升温至1200～1300℃，保温6～12h；
优选地，以8～10℃/min的速率升温至1200℃，保温8～10h。
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