中北大学李玉新团队自主研发的TiBCN新型陶瓷材料，可用作防护涂层、切削工具和电极材料，并能直接输送进行3D打印

“TiBCN陶瓷材料粉末颗粒均匀，尺寸微小，具有良好流动性，不会粘接在一起，从手中缓慢倾倒，就像水流一样。”7月18日，中北大学材料科学与工程学院副教授李玉新边演示边介绍，这款新型材料是他带领整个团队自主研发的，可用作防护涂层、切削工具和电极材料，同时可以直接输送进行3D打印。

一次偶然尝试，李玉新和TiBCN新型陶瓷材料研制结下不解之缘。2013年，李玉新在实验中首次将钛粉和硼化剂按一定比例混合，反复烧结，最终得到一种“金黄色物质”。带着对新事物的好奇心，他对这种物质进行了深入研究。“是氮元素和碳元素！”检测结果一出，整个团队都感觉十分震惊，“很难想象，钛粉和硼化剂结合竟然出现了碳、氮元素。”李玉新激动地说。而这个“金黄色物质”便是新型陶瓷材料的“前身”。

经过团队反复测试，新型材料的诸多性能次第发现。“良好的金属性、耐高温性以及超导性……这些都是市场上现有的TiN、TiC、TiB等陶瓷粉末产品不具备的性能，如果能全面开发，将会引起高精端设备行业内新一轮的原料替代。”李玉新说。

5年时间，李玉新始终和团队耕耘在实验室，被人戏称整天与“土”打交道。由于新型材料是四元化合物，寻找“四元”便成了团队首先要克服的难题。经过上百次实验，反复不断测试，最终确定了钛、硼、碳、氮这四种元素。“这四种元素结合形成的面心立方晶体结构，保证了新陶瓷材料的高硬度、耐磨性以及高熔点等特性，可广泛应用于航空和冶金矿产等领域。”他说，随着研究深入，团队发现该材料还拥有良好的导电性能，极大提高了材料的可加工性能，可用来制作各种加热元件、电接触材料和耐高温、耐腐蚀场合使用的电极。

团队目前共有5名研究生、7名本科生。为了提高纯度，保证材料的各项性能，李玉新和团队成员吃了不少苦。在纯度测试实验中，为了及时记录数据，大家一起守在“炼炉”旁边，常常一待就是整整一天，难能可贵的是大家都坚持了下来。

如今，TiBCN陶瓷材料已研制成功，凭借优异性能，先后为西山煤电、晋西车轴、太钢、北方机械厂等企业的受损零部件进行了修复。“激光熔覆实验证明了TiBCN粉末和金属有很好的相容性，可以作为优秀的金属熔覆材料。过去晋西车轴精锻机的锤头只能砸7000到8000根车轴，经过新型陶瓷材料激光熔覆后，相当于在精锻机锤头表面附着了一层保护膜，锤头更加结实耐用，相比原来，使用寿命提高了至少1.5倍。”李玉新自豪地介绍。

目前，团队已拥有了市场上稀缺的TiBCN陶瓷材料完全自主知识产权，可以实现大规模、高品质的TiBCN材料工业化生产。李玉新表示，团队下一阶段将继续加深研究，从动力学、热力学等角度全面了解材料性能，并将实验成果推向市场。

山西日报记者周慧芳 实习生白洋