[發明專利]一種Ti3AlC2/Al2O3復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910219286.1
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN101717252A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 朱建鋒;楊海波;周勇;王芬;林營;馬曉偉;齊國權
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明屬于材料科學領域，特別涉及一種Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料 及其制備方法。

背景技術

Ti₃AlC₂屬六方晶系，具有低硬度(維氏硬度約3.5GPa)、低密度、 良好的導電性和導熱性、優越的抗熱震性、較高的楊氏模量(297GPa) 和剪切模量(124GPa)等特點，是一種具有陶瓷和金屬優點的導電性陶 瓷材料；而氧化鋁Al₂O₃陶瓷具有高硬度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損 等優點。因此兩者的復合材料Ti₃AlC₂/Al₂O₃兼具了二者的優點，這給 以氧化鋁為代表的結構材料功能化(導電、導熱、易加工等)帶來了 曙光，因此，研發該類復合材料具有重要的理論意義和實際應用價值。

目前，該復合材料主要以Al₂O₃和Ti₃AlC₂兩種粉體混合進行燒結， 或者以Al、C、TiO₂為原料高溫通過還原反應生成Ti₃AlC₂/Al₂O₃復 合材料，但存在如反應合成溫度高，并在最終產品中或多或少的存在 其它雜質相等缺點，給材料的性能造成一定的影響，也無法進行大規 模產業化生產。因此，今后的研究重點是如何采取有效的途徑，合成 高純Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種 Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料及其制備方法，通過高能球磨與反應燒結工藝 在低溫下制備出高純度Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料；該材料雜質含量低， 純度較高，且該方法工藝簡單，成本低，易于進行規模化生產。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料，其原料重量組成成分為：Ti粉占 總重量的(0-70.89)％、Al粉占(14.65-33.85)％、C粉占(6.03-12.09) ％、TiO₂占(2.37-60.12)％。

以上原料組分按以下反應方程式進行設計：

3(x-1)Ti+(4+x)AI+2xC+3TiO₂→xTi₃AlC₂+2Al₂O₃????(1)

通過改變x值就可以合成出不同Al₂O₃含量的Ti₂AlC復合材料， x＝1-51.3。如果x大于51.3，則生成的復合材料中Al₂O₃生成量小于 產物質量的2％而起不到增強、增韌Ti₃AlC₂基體的作用。

一種Ti₃AlC₂/Al₂O₃復合材料的制備方法，其步驟如下：

一、將占總重量(0-70.89)％的200-325目的Ti粉、 (33.85-14.65)％的100-200目的Al粉、(6.03-12.09)％的1200 目的C粉和(60.12-2.37)％的小于325目的TiO₂充分混合；

二、在混合物中加入混合物質量0.5-1％的硬脂酸鈉分散劑，采 用高能球磨，行星式球磨機的轉速為700-800轉每分鐘，料球質量比 為1∶10，球磨12-24小時，形成主晶相為Al₂O₃、TiAlO、TiC的復 合粉體；