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一种二硼化钛金属陶瓷的制备方法
一、 1. 原材料准备
(1)在制备二硼化钛金属陶瓷之前，首先要精心选择原材料。原材料主要包括二硼化钛粉末、金属粉末以及可能的添加剂。二硼化钛粉末是制备该材料的核心成分，应选用高纯度、细小均匀的粉末，以保证最终的陶瓷性能。金属粉末通常选用金、银、铜等作为粘结剂，其作用是增强材料的机械性能和热稳定性。添加剂的选择应根据具体应用需求而定，如提高抗氧化性、改善烧结性能等。
(2)原材料在准备过程中需要经过严格的筛选和预处理。对于二硼化钛粉末，需进行粒度分布分析，确保粉末粒径在适宜范围内，过细或过粗都会影响材料的性能。金属粉末应去除杂质，提高其纯度，以确保金属陶瓷的质量。此外，对原材料进行表面处理，如酸洗、碱洗等，可以去除表面氧化层，提高烧结效率和材料的结合强度。
(3)原材料的称量、混合也是制备过程中至关重要的环节。称量时要保证精确度，避免因称量误差导致的材料性能不稳定。混合时，需采用高效率的混合设备，确保各成分充分均匀分布。对于添加的添加剂，要精确控制其添加量，过量或不足都会对最终产品的性能产生不利影响。混合完成后，应对混合物进行粒度分析，确保各成分的均匀性达到预期要求。
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二、 2. 制备工艺流程
(1)二硼化钛金属陶瓷的制备工艺流程通常包括混合、压制成型、烧结和后处理等步骤。在混合阶段，采用高能球磨机对原材料进行混合，球磨时间为2-4小时，以确保粉末混合均匀。以某公司生产的二硼化钛金属陶瓷为例，%的氧化铝作为助磨剂，有效提高了球磨效率。
(2)压制成型是制备工艺中的关键环节，采用等静压技术，压力为200-300MPa，保压时间为30分钟。压制成型后的坯体尺寸需达到产品尺寸公差要求。在烧结阶段，采用真空烧结工艺，烧结温度为1800-2000℃，保温时间为2-4小时。通过优化烧结参数，可降低烧结温度，提高材料密度和机械强度。
(3)烧结完成后，对产品进行后处理，包括冷却、磨削、抛光等步骤。冷却速度对材料的性能有显著影响，通常采用缓慢冷却方式，以降低内应力。磨削和抛光处理可提高产品的表面光洁度和尺寸精度。例如，某次实验中，对烧结后的二硼化钛金属陶瓷进行磨削，使用金刚石磨头，磨削速度为1000-1500m/min，磨削时间为30分钟。，尺寸精度达到±。
三、 3. 烧结过程控制
(1)烧结过程是制备二硼化钛金属陶瓷的关键步骤，直接影响到材料的最终性能。在烧结过程中，温度控制至关重要。通常，烧结温度范围设定在1800-2000℃，具体温度取决于金属粉末的种类和含量。例如，在一项研究中，采用铜作为粘结剂的二硼化钛金属陶瓷，通过实验确定最佳烧结温度为1900℃，在此温度下，材料的密度达到理论密度的98%以上，抗弯强度达到600MPa。
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(2)除了温度，烧结时间也是影响材料性能的重要因素。烧结时间过长可能导致材料出现过度烧结，从而降低其机械性能；而烧结时间过短，则可能造成烧结不完全，影响材料的致密性和性能。在烧结过程中，通常采用2-4小时的保温时间，以确保材料充分烧结。以某次实验为例，在1900℃下保温3小时，%，抗弯强度为620MPa，优于保温2小时时的580MPa。
(3)烧结气氛对材料性能也有显著影响。真空烧结是常用的烧结方法之一，它能够有效去除材料中的气体杂质，提高材料的致密性和性能。在真空烧结过程中，真空度需控制在10-50Pa范围内，以防止材料氧化。此外，烧结气氛的稳定性也是关键因素。例如，在一项研究中，采用氩气作为保护气体，真空度为20Pa，烧结温度为1900℃，保温时间为3小时，得到的二硼化钛金属陶瓷密度为99%，抗弯强度为640MPa，。通过严格控制烧结过程，可以显著提高二硼化钛金属陶瓷的性能。
四、 4. 性能测试与优化
(1)在制备完成二硼化钛金属陶瓷后，对其进行性能测试是评估材料质量和适用性的关键步骤。性能测试通常包括机械性能测试、热稳定性测试、耐腐蚀性能测试等。机械性能测试主要包括抗弯强度、抗压强度、硬度等指标，这些指标直接关系到材料在实际应用中的承载能力和耐磨性。例如，在一项实验中，对烧结后的二硼化钛金属陶瓷进行抗弯强度测试，结果表明，在1900℃烧结条件下，材料的抗弯强度达到620MPa，满足工业应用中对强度的高要求。
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(2)热稳定性测试是评估材料在高温下保持其性能的能力。二硼化钛金属陶瓷在高温环境下应具有良好的热膨胀系数和抗氧化性能。通过热膨胀测试，可以确定材料在特定温度范围内的热膨胀系数，从而判断其热稳定性。在一项研究中，对二硼化钛金属陶瓷进行热膨胀系数测试，发现在1000-1500℃的温度范围内，×10^-6/℃，表明材料具有良好的热稳定性。此外，通过氧化实验，评估材料在高温下的抗氧化性能，结果显示，在1000℃的氧化气氛中，，满足高温应用要求。
(3)耐腐蚀性能是评价材料在实际使用中抵抗化学侵蚀的能力。针对二硼化钛金属陶瓷，常进行酸碱腐蚀、盐雾腐蚀等测试。例如，在一项耐腐蚀性能测试中，将二硼化钛金属陶瓷置于5%的盐酸溶液中浸泡24小时，结果显示，材料表面无明显的腐蚀现象，，表明材料具有优异的耐腐蚀性能。通过性能测试，对制备的二硼化钛金属陶瓷进行优化，如调整烧结温度、添加不同类型的添加剂等，以期进一步提高材料的综合性能，满足不同应用场景的需求。