【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型陶瓷材料，具体是一种 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料。
技术介绍
1、层状过渡金属硼化物（mab）相陶瓷以其优异的物理和力学性能成为近年来的研究热点。mab相陶瓷是一类具有正交和六方(空间群为p63/mmc)晶体结构的非范德华层状材料，其中m为早期过渡金属元素，a主要为以al、si为代表的第三、四主族元素，b为硼元素。其晶体结构由m-b以及b-b原子之间形成了强的共价键，而m-a和b-a原子之间则形成较弱的金属键和共价键。因此mab相可以看成是由强共价键紧密连接在一起的m-b结构单元被弱m-a和b-a键分割而成的层状结构，可以利用较弱的m-a层间力来调控拓扑结构。目前报道的mab相硼化物中m和a原子沿正交方向交替堆叠，与硼元素配位的m原子形成非等边三棱柱，最近邻的硼原子也形成了垂直于a层的一维锯齿状链，沿x方向的边决定了与a层垂直的晶格常数a。作为一种新近引起人们注意的层状材料，层状过渡金属硼化物以其优异的物理和化学性能成为近年来的研究热点。得益于其特殊的元素构成和晶体结构，该类化合物结合了陶瓷材料和金属材料优异的力学性能，同时具有高的损伤容限和断裂韧性，使得其在工程应用方面具有极大的潜在的价值。目前被预测出的mab材料已有百余种，但公开能够合成得到的仅有60种，包括块体材料、粉体材料、薄膜材料和单晶材料。为了加快推广这类材料的工程应用，开发和扩展mab相家族新成员，以服务于国家高端装备和国民及经济建设具有重要价值。在mab相的m位选择性的进行二元金
2、目前报道的面外化学有序的 o-mab相材料较少，对于该类材料的拓展和特性研究不够全面，因而探索制备新型面外化学有序的陶瓷材料是该类材料得到应用的前提。mab相及其固溶体在化学成分和结构多样性为下一步性能调节和实际应用提供了广阔的选择空间。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于公开一种 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料及其制备方法，通过简易、绿色的制备工艺获得具有优异力学性能、高损伤容限和高温低摩擦特性的陶瓷材料，以满足苛刻工况下机械部件安全可靠的服役需要。
2、一、 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料的制备
3、 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料（粉体）的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将ti粉、cr粉、si粉和b粉按摩尔比为4.0~4.3:1.0~1.3:1.0~1.3:2.0~2.3比例称量，原料cr粉、ti粉、si粉和b粉的纯度均≥99.5%，粒径均为1~3μm；
5、（2）将步骤（1）中得到的粉末放入玛瑙研钵中研磨20~30min混合均匀，研磨介质为无水乙醇；
6、（3）将步骤（2）混合的粉末放入真空干燥箱中，在60~80℃条件下干燥2~5小时，干燥后得到需要的目标混合粉体；
7、（4）将步骤（3）得到的目标混合粉体在1500~1700℃，真空度小于10-1pa条件下反应1~4小时，随炉冷却后研磨过筛，得到ti4crsib2陶瓷材料。
8、 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料（块体）的制备方法，包括以下步骤：
9、（1）将ti粉、cr粉、si粉和b粉按摩尔比为4.0~4.3:1.0~1.3:1.0~1.3:2.0~2.3比例称量，原料cr粉、ti粉、si粉和b粉的纯度均≥99.5%，粒径均为1~3μm；
10、（2）将步骤（1）中得到的粉末放入玛瑙研钵中研磨20~30min混合均匀，研磨介质为无水乙醇；
11、（3）将步骤（2）混合的粉末放入真空干燥箱中，在60~80℃条件下干燥2~5小时，干燥后得到需要的目标混合粉体；
12、（4）将步骤（3）得到的目标混合粉体压制成型得到生坯，然后将生坯进行真空热压烧结，烧结完成后进行冷却得到目标产物ti4crsib2块体陶瓷；
13、热压烧结：烧结过程中升温速率为1~10℃/min，烧结温度为1500~1700 ℃，烧结时间为2~5 h。烧结过程中抽真空，压力为10~40 mpa，真空度＜10-1pa。
14、本专利技术 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料的合成机理：以ti粉、cr粉、si粉和b粉为原料，基于ti + cr + si + b → ti4crsib2反应思路，通过机械研磨和热压成型烧结技术原位诱导合成一种组织分布均匀的陶瓷材料。其中温度对合成 o-mab陶瓷材料的影响较大，烧结温度的高低会直接影响原始粉体的扩散速率和晶粒生长等过程，温度过低会导致烧结不致密，合成不出单相，温度过高会发生熔融和金属液流出。而球磨达不到预定转速和时间，也会导致粉体混合不充分，以至后期合成的样品元素分布不均影响其性能。
15、二、 o-mab相ti4crsib2陶瓷材料的结构表征
16、三元相 m 5 ab 2是具有 i4/mcm对称的正交晶体结构，其中m元素占据两个wyckoff位点16l和4c。 m 5 ab 2相转变为面外化学有序的 m 4 ab 2（ o-mab相）导致ti和cr分别占据wyckoff位点16l和4c，而si元素则插层在16l和4c位点之间。ti4crsib2陶瓷材料的晶体结构如图1所示，第一层由ti和b组成，第二层仅有cr组成，第三层可以看成由si原子层组成，第四层由cr组成的周期性结构。其中cr原子层的配位数为14，si原子则与之上下相连。ti原子的配位数为9，相邻平面上有两个cr原子与两个b原子。ti4crsib2相中ti和cr的键合与其各自的金属和合金具有相似的化学键，ti/cr与si之间则形成较弱的共价键，ti4crsib2相中ti/cr原子与1个si原子围成的三角区域内的共价键与4个ti/cr原子，2个b原子围成的八面体内的共价键交替排列。这两类共价键交替排列使得ti4cr本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种o-MAB相Ti4CrSiB2陶瓷材料，其特征在于，该陶瓷材料为具有I4/mcm对称正交晶体结构的三元硼化物，其中Ti和Cr分别占据Wyckoff位点16l和4c，而Si元素则插层在16l和4c位点之间。
2.一种o-MAB相Ti4CrSiB2陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种o-MAB相Ti4CrSiB2陶瓷材料在耐高温摩擦结构件上的应用。
【技术特征摘要】
1.一种o-mab相ti4crsib2陶瓷材料，其特征在于，该陶瓷材料为具有i4/mcm对称正交晶体结构的三元硼化物，其中ti和cr分别占据wyckoff位点16l和4c，而si元素则插层在16l和4...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏云峰，胡天昌，李红斌，樊恒中，宋俊杰，张永胜，胡丽天，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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