专利摘要

专利摘要

本发明涉及一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，属于纳米含能材料技术领域。克服了常规的纳米材料制备方法成本高、产量低、工艺复杂、材料活性损失率高等问题。本发明采用还原法合成微米级硼粉，在干燥(氩气保护)环境下，使用高能纳米冲磨机，采用低温机械球磨法(干、湿)，将一定比例的微米级钛粉和硼粉放在不锈钢球磨罐中，得到高活性的Ti/2B纳米粉体材料，可应用于火炸药、战斗部、陶瓷材料等领域。本发明制备的纳米粉体，粒径在30～80nm、高纯、高活性。可应用于火炸药、战斗部、陶瓷材料等领域，显著提高炸药装填密度、能量密度及爆炸毁伤效应。

权利要求

1.一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、将三氧化二硼及镁粉过80~200目筛，将三氧化二硼和镁粉混合均匀后，加热到450~500℃进行反应，持续反应1~1.5h后，降到室温，用稀盐酸冲洗，再用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到干燥粉体；在干燥粉体中，加入硼氟酸钾和氟氢化钾的混合物，加热到500℃～900℃，持续反应1.5~2h，降到室温后，用稀盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体；

所述三氧化二硼与镁粉的摩尔比为1:4～1:2；

所述硼氟酸钾和氟氢化钾的混合质量比为19:15，分别占三氧化二硼质量的95%、75%；

步骤二、在一定实验条件下，将步骤一所得单质硼粉体过30~80目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，同时采用循环冷却水保证球磨温度在20℃以下，采用直径为3.2mm的碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为65:1～85:1，球磨1~1.5h后，得到纳米硼粉；

步骤三、在一定实验条件下，将步骤二所得纳米硼粉和粒径为40~100µm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，加入不锈钢研磨罐中混合；不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入保护液，所述保护液的加入质量为所述钛粉和硼粉总质量的1/2，球磨速度300rpm～450rpm，1.5~2h后取出球磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体；所述钛粉与纳米硼粉的摩尔比为1:2；

所述的一定实验条件为低温、干燥、氩气保护；

所述的保护液为正己烷或正庚烷；

所述低温为温度低于20℃。

2.如权利要求1所述的一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，其特征在于：所述稀盐酸浓度为30%～45%。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，属于纳米含能材料技术领域。

背景技术

近年来，在美国的高能量密度材料应用牵引下，全球掀起了新型含能材料研究热，钛硼(Ti/2B)就是其中高活性含能材料之一。Ti/2B活性材料是一种高性能、耐高温、持续高温、高能量释放的金属复合基含能材料，适用高速飞行战斗部装药应用，爆炸后产生的能量类似于TNT当量的2倍左右，因此被列入全球军备竞赛与研究的热点。

国外已开展了应用于发动机(以合金成型)的研究，而粉末上也用以提高毁伤功能效应。生产Ti/2B的著名公司包括美国的Advaneed Refraetory TehnologiesIn.，AdvaneedCeramiesCorp及Cerae，德国的H.C.Starek Co.和Eleetrosehmeltzwerk Kempren，日本的Denka及英国的Boride Ceramies Composites。上述公司生产的纳米Ti/2B均已广泛应用于军事领域和高端制造业之中。

在高效毁伤的火炸药领域，研究发现，将金属粉纳米化，利用纳米材料的表面效应，能大幅提高金属粉的化学反应活性，并将得到许多更优异的性能，如烟火药中掺入纳米金属粉体，可提高烟火药燃烧的稳定性和持久性；炸药中掺入金属粉体能提高爆热，并大幅提高做功能力；在推进剂中能提高燃速，因此，纳米金属粉的应用能提高炸药作功能力、改善火药燃烧性能。

含能材料与普通物料相比，对热、撞击、摩擦等外界的刺激作用较敏感。由国内外研究现状可知，对炸药的超细化技术主要有机械研磨法、高速流能法、化学结晶法。然而，这些传统方法普遍存在成本高、工艺复杂、不易控制的反应过程、较长的反应时间、所得粉体粒径大且含碳(或单质B杂质)、材料活性损失率高等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决在制备Ti/2B活性材料的纳米粉体时，采用常规的纳米材料的制备方法存在成本高、产量低、工艺复杂、材料活性损失率高等问题，提供一种Ti/2B活性材料纳米粉体的制备方法，该方法先合成微米级Ti粉和B粉，再采用低温机械球磨法得到纳米级Ti/2B活性材料粉体的新型制备工艺，制备得到高纯、纳米级的Ti/2B活性材料纳米粉体。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、将三氧化二硼及镁粉过80～200目筛，将三氧化二硼和镁粉混合均匀后，加热到450～500℃进行反应，持续反应1～1.5h后，降到室温，用稀盐酸冲洗，再用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到干燥粉体。在干燥粉体中，加入硼氟酸钾(KBF4)和氟氢化钾(KHF2)的混合物，加热到500℃～900℃，持续反应1.5～2h，降到室温后，用稀盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体。

所述三氧化二硼与镁粉的摩尔比为1:4～1:2；

所述的稀盐酸浓度为30％～45％；

所述KBF4和KHF2的混合质量比为19:15，分别占三氧化二硼质量的95％、75％；

步骤二、在一定实验条件下，将步骤一所得单质硼粉体过30～80目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，同时采用循环冷却水保证球磨温度在20℃以下，采用直径为3.2mm的碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为65:1～85:1，球磨1～1.5h后，得到纳米硼粉。

步骤三、在一定实验条件下，将步骤二所得纳米硼粉和粒径为40～100μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，加入不锈钢研磨罐中混合；不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入保护液，所述保护液的加入质量为所述钛粉和硼粉总质量的1/2，球磨速度300rpm～450rpm，1.5～2h后取出球磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体。所述钛粉与纳米硼粉的摩尔比为1:2；

所述的一定实验条件为低温(温度低于20℃)、干燥、氩气保护；

所述的保护液为正己烷或正庚烷；

有益效果

1、本发明的一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，先合成微米级钛硼粉，然后采用低温机械球磨法(干、湿)进行纳米级Ti/2B活性粉体的制备工艺，克服了常规的纳米材料制备方法成本高、产量低、工艺复杂、材料活性损失率高等问题。

2、本发明的一种高活性Ti/2B纳米粉体，粒径在30～80nm、高纯、高活性。

3、本发明的一种高活性Ti/2B纳米粉体，可应用于火炸药、战斗部、陶瓷材料等领域，显著提高炸药装填密度、能量密度及爆炸毁伤效应。

附图说明

图1为实施例3中高活性Ti/2B纳米粉体的SEM图。

具体实施例

以下结合本发明实验结果给出实施例以对本发明作进一步说明：

实施例1：

一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，

(1)单质硼粉的合成

将三氧化二硼及镁粉过80目筛后，称取三氧化二硼100g，镁粉180g，混合10min，加热到700℃，持续反应1h，降温后用浓度为30％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到产物待用。

添加95g的KBF4及75g的KHF2混合物到上述产物中，加热到900℃，持续1h，降温后用浓度为30％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到30g单质硼粉体。

(2)纳米硼粉的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将步骤一所得单质硼粉体过30目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，采用直径为3.2mm左右碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为70:1，球磨1～1.5h后，球磨速度250rpm，球磨1.5h后，得到纳米硼粉。

(3)高活性Ti/2B纳米粉体的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将所得的纳米硼粉和44μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，纳米硼粉和44μm的钛粉以1:2的摩尔比混合，总重为260g，加入不锈钢研磨罐中，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入钛粉和硼粉总质量1/2的正己烷作保护液，球磨速度300rpm，2h后取出研磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体，粒径为30～40nm。

实施例2：

一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，

(1)单质硼粉的合成

将三氯化硼及镁粉过200目筛后，称取三氯化硼350g，镁粉180g，混合10min，加热到700℃，持续反应1h，降温后用40％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到产物待用。

添加95g的KBF4及75g的KHF2混合物到上述产物中，加热到900℃，持续1h，降温后用40％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体28g。

(2)纳米硼粉的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将所得单质硼粉体过30目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，采用直径为3.2mm左右碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为70:1，球磨速度250rpm，球磨1.5h后，得到纳米硼粉。

(3)高活性Ti/2B纳米粉体的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将步骤二所得纳米硼粉和44μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，纳米硼粉和44μm的钛粉以1:2的摩尔比混合，总重为260g，加入不锈钢研磨罐中，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入钛粉和硼粉总质量1/2的正己烷作保护液，球磨速度300rpm，2h后取出研磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体，粒径为50～60nm。

实施例3：

一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法，

(1)单质硼粉的合成

将三氧化二硼及镁粉过100目筛后，称取三氧化二硼100g，镁粉180g，混合10min，加热到600℃，持续反应1h，降温后用45％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干。

加入95g的KBF4及75g的KHF2混合物，加热到800℃，持续1h，降温后用45％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体27.5g。

(2)纳米硼粉的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将所得单质硼粉体过30目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，采用直径为3.2mm左右碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为75:1，球磨速度250rpm，球磨1.5h后，得到纳米硼粉。

(3)高活性Ti/2B纳米粉体的制备

在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将步骤二所得纳米硼粉和44μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，纳米硼粉和44μm的钛粉以1:2的摩尔比混合，总重为260g，加入不锈钢研磨罐中，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入钛粉和硼粉总质量1/2的正己烷作保护液，球磨速度300rpm，2h后取出研磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体，粒径为70～80nm。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。