CN115595653B - 一种一硼化钛晶须及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种一硼化钛晶须及其制备方法，所述一硼化钛晶须的制备方法包括：将氧化硼粉体或硼酸粉体置于坩埚底部；将氢化钛粉体或钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体或所述钛粉不与所述氧化硼粉体或硼酸粉体直接接触；将所述坩埚置于惰性气氛下，进行高温烧结，生成一硼化钛晶须。本发明提供的一硼化钛晶须的制备方法采用的原料廉价易得、制备工艺简单、对设备要求较低、操作方便、生长周期较短，适用于大规模工业生产，且制得的一硼化钛晶须的尺寸和形貌可控性好、长径比高、生产成本较低，能够作为晶须增强体用于金属、陶瓷和高分子等领域，也可用于超硬陶瓷、耐磨材料和电极材料等领域。
Description
技术领域
本发明涉及晶须材料制备技术领域，具体而言，涉及一种一硼化钛晶须及其制备方法。
背景技术
一硼化钛陶瓷晶须材料凭借自身的高熔点、高强度、高硬度、高模量、耐腐蚀、高导电和高导热在高温结构材料、超硬陶瓷、耐磨材料、电极材料、核电材料等领域具有广阔的应用场景。此外，一硼化钛陶瓷晶须材料凭借自身的高长径比和与基体之间具有良好润湿性的特征能够大幅度提高基体材料的综合力学性能，作为一种理想的陶瓷增强体广泛地应用于陶瓷基、金属基和树脂基复合材料中。
现有技术中，一硼化钛陶瓷晶须主要是通过一种或者多种含硼陶瓷(如TiB2、B4C、B)与金属钛颗粒原位反应制备，属于固-固反应机制。但是通过这种方式生成的一硼化钛晶须尺寸较小，长径比较低，形貌不可控，生产成本较高，且产量较低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种尺寸可和形貌可控、生产工艺简单、成本较低、产量较高且生产周期短的一硼化钛晶须的制备方法。
为解决上述问题，本发明提供一种一硼化钛晶须的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将氧化硼粉体或硼酸粉体置于坩埚底部；
步骤S2、将氢化钛粉体或钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体或所述钛粉不与所述氧化硼粉体或所述硼酸粉体直接接触；
步骤S3、将所述坩埚置于惰性气氛下，进行高温烧结，生成一硼化钛晶须。
优选地，所述步骤S1中，将所述氧化硼粉体置于坩埚底部。
优选地，所述步骤S2中，将所述氢化钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体不与所述氧化硼粉体直接接触。
优选地，所述步骤S1中，所述氧化硼粉体或所述硼酸粉体经过球磨后置于所述坩埚底部，球料比为3-5:1，球磨转速为50-200r/min，球磨时间为10-20h。
优选地，所述步骤S2中，所述氢化钛或所述钛的粒径为1-10μm。
优选地，所述步骤S2中，所述氢化钛粉体与所述氧化硼粉体的质量比为1-10:1。
优选地，所述步骤S3中，所述高温烧结的温度为1100-1400℃，烧结时间为0.5-2h。
优选地，所述步骤S3中，在所述高温烧结后，进行酸洗和干燥，得到高纯度的一硼化钛晶须。
优选地，所述酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，所述氢氟酸、所述硝酸和所述水的体积比为5-10:15-20:70-80，酸洗时间为5-10h。
本发明利用氧化硼粉体或硼酸粉体作为硼源，氢化钛粉体或钛粉体作为钛源，在没有直接接触的情况下，通过在惰性气氛下高温烧结使氧化硼粉体或硼酸粉体形成蒸汽，蒸汽通过具有微孔的隔离片后与氢化钛粉体或钛粉体充分接触，实现气-固反应，从而通过各向异性生长制备得到高长径比的一硼化钛晶须。本发明提供的一硼化钛晶须的制备方法采用的原料廉价易得、制备工艺简单、对设备要求较低、操作方便、生长周期较短，适用于大规模工业生产，且制得的一硼化钛晶须的尺寸和形貌可控性好、长径比高、生产成本较低，能够作为晶须增强体用于金属、陶瓷和高分子等领域，也可用于超硬陶瓷、耐磨材料和电极材料等领域。
另一方面，本发明还提供一种一硼化钛晶须，采用如上所述的一硼化钛晶须的制备方法制得。
本发明提供的一硼化钛晶须相对于现有技术的有益效果，与一硼化钛晶须的制备方法相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中一硼化钛晶须的制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中一硼化钛晶须的制备原理示意图；
图3为本发明实施例5中一硼化钛晶须的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互组合。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。以上术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。
本发明实施例提供一种一硼化钛晶须的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、将氧化硼粉体或硼酸粉体置于坩埚底部；
步骤S2、将氢化钛粉体或钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体或所述钛粉不与所述氧化硼粉体或所述硼酸粉体直接接触；
步骤S3、将所述坩埚置于惰性气氛下，进行高温烧结，生成一硼化钛晶须。
其中，步骤S1中，优选将氧化硼粉体置于坩埚底部，而步骤S2中，优选将氢化钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体不与所述氧化硼粉体直接接触。
现有技术中，通过气-固(VS)生长机制生长晶须主要集中于SiC晶须的生产过程中，利用不同硅源在氧化条件下产生SiO蒸汽，并与C单质进行碳热还原反应，但尚没有在一硼化钛晶须制备上的应用。
优选氢化钛粉体与氧化硼粉体通过VS生长进行一硼化钛晶须生长，一方面，氧化硼具有较低的熔点和沸点，能够在较低温度下形成蒸汽，挥发后与氢化钛粉体接触反应，另一方面，氢化钛的还原性较强，粒度较小，且价格低廉，氢化钛能够在较低的温度下分解为钛颗粒和具有还原性的氢气，生成的小尺寸钛颗粒具有更高的反应活化能，有利于反应的进行，且在相对密闭的环境下能够形成高浓度氢气，有助于氧化硼蒸汽与钛颗粒接触，且氢气本身也能够参与到反应过程中，有助于反应的进行并提高晶须的纯度。
步骤S1中，氧化硼粉体或所述硼酸粉体经过球磨后置于所述坩埚底部，球料比为3-5:1，球磨转速为50-200r/min，球磨时间为10-20h。通过球磨工艺能够得到分散均匀且尺寸较小的氧化硼粉体或硼酸粉体，转速过高或球磨时间过长容易导致颗粒连接在一起形成新的团聚，转速过低或时间过短容易导致颗粒分散不均匀且颗粒尺寸较大。
步骤S2中，所述氢化钛或所述钛的粒径为1-10μm。选择颗粒尺寸为1-10μm，有助于提高氢化钛或钛的还原性，具有较高的比表面积，为接触氧化硼或硼酸蒸汽形成一硼化钛晶须提供帮助。
另外，步骤S2中，所述氢化钛粉体与所述氧化硼粉体的质量比为1-10:1。选择合适的质量比能够提高反应的效率，且能够提高一硼化钛晶须的长径比。
步骤S3中，将所述坩埚置于惰性气氛下，进行高温烧结，生成一硼化钛晶须。在高温烧结过程中，位于坩埚底部的氧化硼粉体或硼酸粉体能够形成氧化硼或硼酸蒸汽，通过具有微孔的隔离片后，与位于隔离片上的氢化钛粉体或钛粉体接触，并发生气-固反应，生成一硼化钛晶须。
应说明的是，坩埚选择耐高温坩埚，如氧化铝坩埚、氧化锆坩埚或氮化硼坩埚，相应地，隔离片也使用耐高温材质，避免高温烧结过程中坩埚和隔离片损坏，或者析出物质影响一硼化钛晶须的生成。
其中，高温烧结温度优选设置为1100-1400℃，烧结时间为0.5-2h。在1100-1400℃的温度范围内，能够保证氧化硼或硼酸蒸汽的蒸汽压，使反应顺利进行，若烧结温度过低则容易导致蒸汽含量较低，反应进行较为困难，烧结温度过高一方面会导致能源浪费，另一方面也会导致蒸汽快速挥发，脱离坩埚内部，反而使坩埚内的蒸汽浓度降低，导致一硼化钛晶须生成量较低。
应说明的是，可以根据选择使用的反应底物调整高温烧结的烧结温度以及烧结时间。
为了除去一硼化钛晶须中的杂质，提高一硼化钛晶须的纯度，在完成高温烧结后，进行酸洗和干燥。在酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，所述氢氟酸、所述硝酸和所述水的体积比为5-10:15-20:70-80，酸洗时间为5-10h。选择此配比的酸进行酸洗既能够保证杂质去除效果，又能够避免酸的浓度过高导致的危险性和成本提高的问题。
本发明实施例利用氧化硼粉体或硼酸粉体作为硼源，氢化钛粉体或钛粉体作为钛源，在没有直接接触的情况下，通过在惰性气氛下高温烧结使氧化硼粉体或硼酸粉体形成蒸汽，蒸汽通过具有微孔的隔离片后与氢化钛粉体或钛粉体充分接触，实现气-固反应，从而通过各向异性生长制备得到高长径比的一硼化钛晶须。本发明实施例提供的一硼化钛晶须的制备方法采用的原料廉价易得、制备工艺简单、对设备要求较低、操作方便、生长周期较短，适用于大规模工业生产，且制得的一硼化钛晶须的尺寸和形貌可控性好、长径比高、生产成本较低，能够作为晶须增强体用于金属、陶瓷和高分子等领域，也可用于超硬陶瓷、耐磨材料和电极材料等领域。
本发明的另一实施例提供一种一硼化钛晶须，采用如上所述的一硼化钛晶须的制备方法制得。
本发明提供的一硼化钛晶须相对于现有技术的有益效果，与一硼化钛晶须的制备方法相同，在此不再赘述。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
1.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为3:1，球磨转速为200r/min，球磨时间为20h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
1.2、将平均直径为1μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与氧化硼粉体的质量比为1:1；
1.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1100℃，烧结时间为0.5h；
1.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为10:20:70，酸洗时间为10h，得到一硼化钛晶须。
图2为高温烧结反应过程示意图，如图2所示，氧化硼粉***于坩埚底部，氢化钛粉***于坩埚中间带微孔的氧化铝片上，经过高温烧结后，氧化硼粉体形成氧化硼蒸汽，通过具有微孔的隔离片上的微孔挥发至坩埚中间，与氢化钛粉体接触并发生气-固反应，得到一硼化钛晶须，整个反应是在氩气的保护气氛下进行的。
实施例2
2.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
2.2、将平均直径为5μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与氧化硼粉体的质量比为5:1；
2.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1200℃，烧结时间为0.5h；
2.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
实施例3
3.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
3.2、将平均直径为10μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与氧化硼粉体的质量比为10:1；
3.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1200℃，烧结时间为0.5h；
3.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
实施例4
4.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
4.2、将平均直径为10μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与氧化硼粉体的质量比为10:1；
4.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1300℃，烧结时间为1h；
4.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
实施例5
5.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
5.2、将平均直径为5μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与氧化硼粉体的质量比为5:1；
5.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1400℃，烧结时间为0.5h；
5.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为10:15:75，酸洗时间为10h，得到一硼化钛晶须。
图3为本发明实施例5所得到的一硼化钛晶须的SEM图，制备得到的一硼化钛直径为0.8-1.1μm，长度为30-42μm。本发明实施例所制备的一硼化钛晶须是高温下的氧化硼蒸汽与氢化钛粉体之间反应生成，其生长机制属于气-固反应机制，相对于传统的固-固反应扩散，本发明实施例所制备的一硼化钛晶须的长度高于固-固反应扩散所制备得到的晶须。此外，采用气-固反应能够使得产物化学成分分布更加均匀，收得率更高，且工艺简单，有利于工业化应用。
实施例6
6.1、对硼酸粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的硼酸粉体置于氧化铝坩埚底部；
6.2、将平均直径为5μm的钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且钛粉体不与硼酸粉体直接接触，其中，钛粉体与硼酸粉体的质量比为5:1；
6.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1400℃，烧结时间为0.5h；
6.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
实施例7
7.1、对硼酸粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的硼酸粉体置于氧化铝坩埚底部；
7.2、将平均直径为5μm的氢化钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且氢化钛粉体不与硼酸粉体直接接触，其中，氢化钛粉体与硼酸粉体的质量比为5:1；
7.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1400℃，烧结时间为0.5h；
7.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
实施例8
8.1、对氧化硼粉体进行球磨，球料比为4:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为15h，将球磨后的氧化硼粉体置于氧化铝坩埚底部；
8.2、将平均直径为5μm的钛粉体置于坩埚中间的具有微孔的隔离片上，且钛粉体不与氧化硼粉体直接接触，其中，钛粉体与氧化硼粉体的质量比为5:1；
8.3、将氧化铝坩埚置于气压炉内，采用氩气作为保护气体，烧结温度设置为1400℃，烧结时间为0.5h；
8.4、将隔离片上方生成的混合物质进行酸洗，酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，氢氟酸、硝酸和水的体积比为5:15:80，酸洗时间为5h，得到一硼化钛晶须。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种一硼化钛晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将氧化硼粉体或硼酸粉体置于坩埚底部；
步骤S2、将氢化钛粉体或钛粉体置于所述坩埚内具有微孔的隔离片上，且所述氢化钛粉体或所述钛粉体不与所述氧化硼粉体或所述硼酸粉体直接接触；
步骤S3、将所述坩埚置于惰性气氛下，进行高温烧结，生成一硼化钛晶须；
其中，所述步骤S1中，所述氧化硼粉体或所述硼酸粉体经过球磨后置于所述坩埚底部，球料比为3-5:1，球磨转速为50-200r/min，球磨时间为10-20h；
所述步骤S2中，所述氢化钛粉体或所述钛粉体的粒径为1-10μm。
2.根据权利要求1所述的一硼化钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述氢化钛粉体与所述氧化硼粉体的质量比为1-10:1。
3.根据权利要求1所述的一硼化钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述高温烧结的温度为1100-1400℃，烧结时间为0.5-2h。
4.根据权利要求1所述的一硼化钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在所述高温烧结后，进行酸洗和干燥，得到高纯度的一硼化钛晶须。
5.根据权利要求4所述的一硼化钛晶须的制备方法，其特征在于，所述酸洗过程中，使用氢氟酸、硝酸和水的混合溶液进行酸洗，所述氢氟酸、所述硝酸和所述水的体积比为5-10:15-20:70-80，酸洗时间为5-10h。
6.一种一硼化钛晶须，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的一硼化钛晶须的制备方法制得。
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| CN101530918A (zh) * | 2007-12-13 | 2009-09-16 | 通用汽车环球科技运作公司 | 通过粉末冶金法制备基于钛合金的并且TiB强化的复合部件的方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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| Effect of TiB2 content on microstructure and mechanical properties of in-situ fabricated TiB2/B4C composites;WANG Yu-jin et al.;《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》;369-373 * |
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