[发明专利]具有组合孔型的TiB2-TiC-TiN-NiAl多孔复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有组合孔型的TiB₂-TiC-TiN-NiAl多孔复合材料，其特征在于，它是以Ti粉、B₄C粉、Ni粉和Al粉为原料，同时空气中的氮气也参与反应，原料粉末及氮气发生自蔓延高温合成反应，合成骨架由颗粒状的TiC、TiB₂、TiN和分布于颗粒之间的NiAl组成的多孔复合材料，内部具有多孔结构，孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38.2％～48.6％，室温抗压强度达到31.2～46.2Mpa，开孔孔径80～200μm，闭孔孔径50～80μm，闭孔分布于开孔的骨架内，闭孔壁面厚度4～8μm；反应式为：

Ti+B₄C+Ni+Al+N₂→TiC+TiB₂+TiN+NiAl+Q......。

2.一种如权利要求1所述的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：粉末准备

原料采用市售粉末状的钛粉、碳化硼、镍粉和铝粉，其中碳化硼粉和镍粉粒度为200目，钛粉和铝粉粒度为100目；

第二步：反应物料配置

首先分别将反应物料Ti和B₄C按照摩尔比4∶1配比成(4Ti+B₄C)粉末、反应物料Ni和Al按照摩尔比1∶1配比成(Ni+Al)粉末；然后再将上述获得的(4Ti+B₄C)粉末与(Ni+Al)粉末按照(4Ti+B₄C)∶(Ni+Al)＝(40～70)∶(30～60)的重量比例配成反应物料。

第三步：制坯

将第二步配置好的反应物料采用三维混合机干法均匀混合，然后冷压制成圆柱形压坯；

第四步：多孔复合材料的合成

将试样压坯预热，通过自蔓延高温合成反应得到多孔TiC-TiN-TiB₂-NiAl复合材料，这种多孔复合材料孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38.2％～48.6％，开孔孔径80～200孔径μm，闭孔孔径50～80μm，闭孔分布于开孔的骨架内，壁面厚度4～8μm，室温抗压强度达到31.2～46.2Mpa。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

第三步中，反应物料的混合时间为6-8h；冷压制成的圆柱形压坯的直径为Φ50mm、高为100mm，制坯时的压力为50～65Mpa；

第四步中，试样压坯时采用加热炉300℃预热1小时。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

第二步中，反应物料配制时按照(4Ti+B₄C)∶(Ni+Al)＝70∶30的重量比例进行；

第三步中，制坯时的压力为60Mpa；

第四步中，获得的多孔材料的孔隙率为48.6％，室温抗压强度为31.2Mpa。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

第二步中，反应物料配制时按照(4Ti+B₄C)∶(Ni+Al)＝60∶40的重量比例进行；

第三步中，制坯时的压力为65Mpa；

第四步中，获得的多孔材料的孔隙率为41.6％，室温抗压强度为37.5Mpa。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

第二步中，反应物料配制时按照(4Ti+B₄C)∶(Ni+Al)＝53.7∶46.3的重量比例进行；

第三步中，制坯时的压力为50Mpa；

第四步中，获得的多孔材料的孔隙率为43.5％，室温抗压强度为41.3Mpa。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

第二步中，反应物料配制时按照(4Ti+B₄C)∶(Ni+Al)＝43.6∶56.4的重量比例进行；

第三步中，制坯时的压力为50Mpa；

第四步中，获得的多孔材料的孔隙率为39.5％，室温抗压强度为44.7Mpa。