[發(fā)明專利]一種短纖維增強(qiáng)取向MAX相陶瓷基復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811006675.1
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109053206B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈清;謝曦;柏春光;崔玉友;楊銳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/56;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種短纖維增強(qiáng)取向MAX相陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于，經(jīng)燒結(jié)制備的MAX相陶瓷基復(fù)合材料具有以下特征：納米片層狀MAX相陶瓷構(gòu)成的基體高度取向，用于增強(qiáng)的短纖維分布在MAX相陶瓷基體中，且短纖維軸向方向平行納米片層狀MAX相陶瓷；

還包括添加物，添加物彌散分布在MAX相陶瓷基體中；添加物是與MAX相陶瓷反應(yīng)、用于生成原位陶瓷相的組分，或者添加物是外源添加的顆粒狀陶瓷組分；

與MAX相陶瓷反應(yīng)、用于生成原位陶瓷相的組分為C元素或有機(jī)物，外源添加的顆粒狀陶瓷組分為碳化硅、氧化鋁、氮化鋁或碳化鈦，顆粒狀陶瓷組分的粒度為20～400納米；

采用短纖維、納米片層狀MAX相陶瓷粉為反應(yīng)原料，根據(jù)需要加入添加物，短纖維、納米片層狀MAX相陶瓷和添加物的質(zhì)量比為（0.5～5）:10: （0～5），將原料加入到有機(jī)溶劑中制備出原料漿料，將原料漿料置于攪拌機(jī)中或其他混料設(shè)備中混合均勻，然后烘干得到混合均勻的混合物料，混合物料或由該混合物料壓制的胚體，經(jīng)燒結(jié)制備得到MAX相陶瓷基復(fù)合材料；

燒結(jié)方法為直接采用混合物料或胚體預(yù)壓成型而后無壓燒結(jié)，具體采用如下之一項(xiàng)：

（1）將混合物料或胚體裝入壓制模具中，對模具施加壓力使其致密化，施加壓力5～1000MPa，而后將獲得的混合物料或胚體壓制產(chǎn)物進(jìn)行無壓燒結(jié)；

（2）將混合物料或胚體裝入冷等靜壓包套中，然后將包套抽真空并密封，在包套中冷等靜壓致密化，冷等靜壓溫度0～600℃，冷等靜壓壓力1～800MPa，保壓時間10～3600分鐘，升溫速率1～100℃/分鐘，而后將混合物料或胚體壓制產(chǎn)物從包套中取出進(jìn)行無壓燒結(jié)；

（3）對獲得的預(yù)壓成型的混合物料或胚體進(jìn)行無壓燒結(jié)，燒結(jié)方法是將混合物料或胚體裝入承受燒結(jié)溫度的容器中，并將容器抽真空或者通入保護(hù)性氣體，或直接將混合物料或胚體放入抽真空或者通入保護(hù)性氣體的、可進(jìn)行無壓燒結(jié)的爐體內(nèi)進(jìn)行；

燒結(jié)用的設(shè)備是馬弗爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐或紅外加熱爐，燒結(jié)溫度300～2000℃，燒結(jié)時間10～9600分鐘。

2.按照權(quán)利要求1所述的短纖維增強(qiáng)取向MAX相陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于，短纖維采用直接化學(xué)合成得到的短纖維、短切處理的連續(xù)纖維或可直接攪拌短纖維化的纖維原棉，其中：直接化學(xué)合成得到的短纖維為晶須或納米線，短切處理的連續(xù)纖維為碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維或硼纖維，可直接攪拌短纖維化的纖維原棉為氧化鋁纖維原棉或玻璃纖維原棉。

3.按照權(quán)利要求2所述的短纖維增強(qiáng)取向MAX相陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于，短纖維的纖維直徑在0.02～100微米，短纖維的纖維長度在0.1～5000微米；納米片層狀MAX相陶瓷的規(guī)格尺寸為厚度20～400納米，寬度0.05～10微米。

4.按照權(quán)利要求1所述的短纖維增強(qiáng)取向MAX相陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于， MAX相陶瓷基復(fù)合材料中，短纖維、納米片層狀MAX相陶瓷和添加物的質(zhì)量比為（0.5～5）:10: （0～5）。