[發(fā)明專利]一種熔滲燒結(jié)制備Ti3SiC2材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232380.6
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN101423395A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂振林;邢志國;李開雄
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅 笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熔滲燒結(jié)制備Ti₃SiC₂材 料的方法。

背景技術(shù)

Ti₃SiC₂作為M_n+1AX_n三元化合物中的典型代表，是迄今為止研究最為全 面的三元層狀化合物，具有以下優(yōu)異的性能：常溫下，像金屬一樣有很好的 導熱性能和導電性能、較低的維氏硬度、較高的彈性模量和剪切模量，可以 像金屬和石墨一樣進行機械加工，并具有高溫塑性；同時，又具有陶瓷材料 的性能，有較高的屈服強度、良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗氧化性能和抗熱震 性；更具應用意義的是它具有優(yōu)于石墨和MoS₂的自潤滑性能。因此，Ti₃SiC₂的應用前景非常廣闊，可以作為：1)高溫結(jié)構(gòu)材料，2)替代可加工性陶瓷， 3)窯具，4)抗腐蝕保護層，5)熱交換器，6)可用作電接觸材料，7)低 摩擦系數(shù)材料等材料使用。Ti₃SiC₂因其兼有金屬和陶瓷的許多優(yōu)異性能，使 得它在機電、儀表、冶金、化工、汽車、船舶、石化、航天、國防等領(lǐng)域具 有廣泛的應用前景。

自1967年，利用TiH₂、Si和石墨的混合粉末為原料，在2000℃的溫度 下，首次制得Ti₃SiC₂材料以來，到目前為止，研究者已用多種合成方法制 備出Ti₃SiC₂材料。目前Ti₃SiC₂的合成方法主要有：化學氣相沉積(CVD) 法、自蔓延高溫合成法(SHS)、物理化學合成法、放電等離子燒結(jié)法(SHS)、 液-固反應法、機械合金化輔助合成法(MA)、熱壓燒結(jié)(HP)法、熱等靜 壓(HIP)法、固相反應燒結(jié)法等。但現(xiàn)有制備Ti₃SiC₂材料的方法，像熱壓 燒結(jié)，雖然氣孔率很低，致密度能達到90％，但是不僅工藝復雜，對設(shè)備的 條件要求很高，而且對制備材料形狀要求極其嚴格；用反應燒結(jié)法制備出來 的Ti₃SiC₂材料雖然工藝簡單，對設(shè)備要求也不高，制備過程對材料形狀沒 有嚴格要求，但是其中含有大量的TiC、SiC或硅化物等雜質(zhì)相，導致Ti₃SiC₂材料的純度較低，且氣孔多，致密度較差，僅有60％～70％，嚴重影響Ti₃SiC₂材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熔滲燒結(jié)制備Ti₃SiC₂材料的方法，采用該方 法制得的Ti₃SiC₂純度高、氣孔少、致密性好，且工藝簡單，對制造設(shè)備的 要求較低。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種熔滲燒結(jié)制備Ti₃SiC₂材料的方法， 以Ti粉、Si粉和TiC粉或C粉中的一種或兩種為原料，均勻混合并制成預 制體后，通過熔滲、燒結(jié)，制備純度高、氣孔少、致密度高的Ti₃SiC₂材料， 該方法按以下步驟進行：

步驟1：混粉

按摩爾百分比，分別取粒徑為50μm～75μm的Ti粉45％～65％、粒徑 為65μm～85μm的Si粉5％～25％和粒徑為45μm～100μm的TiC粉15％～ 35％，各組份總量100％，均勻混合，得到混合粉料，

或，按摩爾百分比，分別取粒徑為50μm～75μm的Ti粉45％～65％、 粒徑為65μm～85μm的Si粉5％～25％和粒徑為60μm～80μm的C粉15％～ 35％，各組份總量100％，均勻混合，得到混合粉料，

或，按摩爾百分比，分別取粒徑為50μm～75μm的Ti粉45％～65％、 粒徑為65μm～85μm的Si粉5％～25％、粒徑為45μm～100μm的TiC粉 15％～35％和粒徑為60μm～80μm的C粉5％～15％，各組份總量100％，均 勻混合，得到混合粉料；

步驟2：制備稀釋的粘結(jié)劑