[发明专利]一种Al2O3/TiC核壳结构粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳结构粉末的制备方法，特别涉及Al₂O₃/TiC核壳结构粉末的制备方法，属于粉末冶金领域。

背景技术

Al₂O₃陶瓷具有高弹性模量，高热稳定性，优异的抗高温氧化能力，比重轻，价格低廉等优点，可以用于制造机械耐磨件、密封件、切削刀具等。但是，陶瓷材料具有脆性大和抗热震性较差的缺点，这限制了Al₂O₃陶瓷在高温环境中的应用。上世纪50年代初，美国发现了在Al₂O₃陶瓷中添加TiC可改善其韧性、抗热震性和抗裂纹扩展能力，推进了Al₂O₃陶瓷的发展，目前的Al₂O₃陶瓷中普遍添加TiC等第二相颗粒以获得优异的性能。

尽管TiC的添加能改善Al₂O₃陶瓷的性能，但是作为添加物，其在Al₂O₃基体中均匀分散非常重要。只有弥散分布的TiC才能起到抑制裂纹在Al₂O₃基体中的扩展的作用，提高陶瓷材料力学性能。相反，如果TiC添加物自身出现团聚则会成为材料的缺陷，降低陶瓷材料的力学性能。因此，粉末冶金工艺制造Al₂O₃-TiC陶瓷的关键是实现TiC粉末在Al₂O₃基体中的弥散分布。目前采用的将预先制备好的Al₂O₃和TiC粉末机械混合的方法难以实现各种成分的均匀分布，特别是对于微米和纳米级的细粉末。崔爱莉等提出了先制备TiO₂,然后再其表面包覆Al₂O₃，形成复合粉末（崔爱莉,王亭杰.TiO₂表面包覆SiO₂和Al₂O₃的机理和结构分析[J].高等学校化学报, 1998,22(1): 71-73），这种方法存在的问题是作为核心的预先制备的粉末本身的团聚问题难以得到有效控制，特别是目前陶瓷材料向超细和纳米化发展；而且工艺过程相对复杂。李景国等提出采用化学共沉淀法制得纳米TiN/Al₂O₃前驱体, 然后在管式炉中经高温选择性氮化, 得到纳米TiN/Al₂O₃复合粉体（李景国, 高濂, 郭景坤.原位氮化法制备纳米TiN/Al₂O₃复合粉体[J].无机材料学报, 2002, 17 (3)：437-442），这种液相法比机械混合方法制备的粉末的分散程度高，其实质上是一种液相混合粉末，所以仍难以避免团聚，而且一旦出现Al₂O₃包覆TiO₂则会导致氮化不完全。

可见，不管是先制备两种粉末再机械混合，还是先制备一种粉末再进行包覆，以及液相法制备混合粉末再碳化的方法，都有待改进以实现TiC在Al₂O₃中的弥散分布，充分发挥TiC的改性作用。 

发明内容

发明针对目前Al₂O₃/TiC粉末制备过程TiC 难以在Al₂O₃基体中均匀分散的问题，提出先制备油包水型微乳液，再制备Al(OH)₃溶胶，然后以其为核心在表面包覆Ti（OH）₄形成Al(OH)₃/Ti（OH）₄核/壳结构溶胶，经过真空干燥后形成Al₂O₃/TiO₂核/壳结构粉末，再利用碳热还原反应使TiO₂壳层转化为TiC,最终制造出Al₂O₃/TiC核/壳结构粉末，实现了TiC在Al₂O₃中的弥散分布，可用于高性能Al₂O₃/TiC复合陶瓷制造。