1.一種硼化鈦基復合陰極材料,其特征在于,由TiB2粉末、金屬Mo粉末和Si復合而成;其中,按質量比,金屬Mo粉末∶TiB2粉末=(1∶2)~(1∶19);Si含量根據(jù)Mo的含量和氣孔體積進行計算:
硼化鈦基復合陰極材料中,Si的質量M總公式為:
其中,M硼化鈦基復合陰極材料中Si的質量;M1為TiB2-Mo素坯的質量;W1為TiB2-Mo混合粉體中Mo所占質量百分數(shù);ArMo為Mo的相對原子質量;ArSi為Si的相對原子質量;ρSi為Si的密度;V為TiB2-Mo素坯的體積;W2為TiB2-Mo混合粉體中TiB2所占質量百分數(shù);為TiB2的密度;為MoSi2的密度。
2.如權利要求1所述的硼化鈦基復合陰極材料,其特征在于,所述的硼化鈦基復合陰極材料的相組成為TiB2、MoSi2、Si、Mo2B、Ti3B4和TiB55。
3.如權利要求1所述的硼化鈦基復合陰極材料,其特征在于,所述的硼化鈦基復合陰極材料的維氏硬度為14~21GPa,抗彎強度為195~265MPa,斷裂韌性為4.0~4.6MPa.m1/2,開口氣孔率為0.1%~0.4%,體積密度為3.6~4.1g/cm3,相對密度為97.02%~98.65%,電阻率為1.12×10-7~9.67×10-7Ω.m。
4.如權利要求1所述的硼化鈦基復合陰極材料,其特征在于,所述的TiB2粉末,其純度>98%,粒度≤0.5mm;所述的金屬Mo粉末,其純度>99%,粒度≤50μm;所述的Si,其粒度為0.1~10mm。
5.權利要求1的硼化鈦基復合陰極材料的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)按配比,將TiB2粉末、金屬Mo粉末制備成TiB2-Mo混合粉體;
(2)按配比,將TiB2-Mo混合粉體與粘結劑混合均勻,獲得粘結物料;將粘結物料進行過篩,獲得粒度在24~80目間的粘結物料顆粒作為模壓物料,其中,粘結劑占TiB2-Mo混合粉體總質量的5%~10%;
(3)將模壓物料進行模壓成型,壓力為100~350MPa,模壓成型后,在80~350℃干燥10~20h,獲得TiB2-Mo素坯;
(4)將TiB2-Mo素坯作為骨架,Si作為熔滲劑,進行真空熔滲,獲得硼化鈦基復合陰極材料;其中,真空熔滲參數(shù)為,以3~10℃/min的速度升溫至1450~1650℃,然后保溫10~70min,Si的實際用量為理論質量的100%~200%。
6.如權利要求5所述的硼化鈦基復合陰極材料的制備方法,其特征在于,所述(1)中,TiB2-Mo混合粉體的制備方法為:將TiB2粉末、金屬Mo粉末和無水乙醇混合均勻,獲得混合物料,將混合物料,在100~300℃烘干4~10h去除無水乙醇,制成TiB2-Mo混合粉體;其中,按質量比,金屬Mo粉末∶TiB2粉末=(1∶2)~(1∶19),金屬Mo粉末∶無水乙醇=(1∶3)~(1∶20)。
7.如權利要求5所述的硼化鈦基復合陰極材料,其特征在于,所述的粘結劑為聚乙烯醇水溶液、聚乙烯基吡咯烷酮水溶液或羧甲基纖維素水溶液,粘結劑的質量百分濃度為3%~8%。
8.如權利要求5所述的硼化鈦基復合陰極材料的制備方法,其特征在于,所述(2)中,所述的TiB2-Mo混合粉體與粘結劑混合采用手工混合或機械混合的方式,混合過程中,粘結物料自然形成顆粒狀粘結物料。
9.如權利要求5所述的硼化鈦基復合陰極材料的制備方法,其特征在于,所述(3)中,所述的模壓物料進行模壓成型,其模壓成型的溫度為常溫,保壓5~15s。
10.如權利要求5所述的硼化鈦基復合陰極材料的制備方法,其特征在于,所述(4)中,所述的真空熔滲采用的是無壓真空熔滲;所述的真空熔滲采用的設備為石墨真空加熱爐;所述的真空熔滲的真空度≤200Pa。