[發明專利]基于碳氮化物納米二維材料增韌的結構陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201811593464.2
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109485421A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 梁斌;楊誠
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

1.一種基于碳氮化物納米二維材料增韌的結構陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：按照預定比例稱取碳氮化物納米二維材料粉末與結構陶瓷粉末；

S2：將氮化物納米二維材料粉末與結構陶瓷粉末混合均勻；

S3：采用放電等離子燒結技術對步驟S2混合均勻的粉末進行燒結，得到基于氮化物納米二維材料增韌的結構陶瓷。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中的碳氮化物納米二維材料粉末包括六方氮化硼、石墨相氮化碳、MXene中的至少一種；優選地，其中MXene的化學式為MX_yT_x，其中M為Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta中的至少一種，X為C、N中的至少一種；T為-OH、-O、-H、-F中的至少一種；進一步地，MXene為Ti₃C₂T_x、Cr₃C₂T_x、Ti₂CT_x、Ti₂NT_x、Ta₄C₃T_x、(Ti_0.5,Nb_0.5)₂CT_x、Ti₂(C_0.5,N_0.5)T_x、Zr₃C₅T_x、Hf₂C₅T_x、Mo₂TiC₂T_x、或者(Ti_1-z,V_z)₃C₂T_x。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述結構陶瓷粉末包括碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、硅化物、氧化物中的至少一種；其中碳化物包括SiC、B₄C、TiC、ZrC、TaC、HfC、WC、Mo₂C中的至少一種，氮化物包括BN、Si₃N₄、AlN、TiN中的至少一種，碳氮化物包括B-C-N、Si-B-C-N(-Z)中的至少一種，硼化物包括ZrB₂，硅化物包括MoSi₂、ZrSi中的至少一種，氧化物包括Al₂O₃、ZrO₂、MgO、BeO中的至少一種。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，其中Si-B-C-N(-Z)是指四元的硅硼碳氮陶瓷或者含有高熔點稀有金屬的多元的硅硼碳氮系陶瓷；其中高熔點稀有金屬包括Zr、Ta或Hf，多元指≥5元。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，Si-B-C-N(-Z)采用機械合金化法或者先驅體裂解法制得。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述碳氮化物納米二維材料粉末的質量占兩種材料粉末總質量的比例為0.1％～10％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中具體采用球磨技術將氮化物納米二維材料粉末與結構陶瓷粉末混合均勻。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，其中的球磨技術為干法球磨技術或濕法球磨技術，其中采用濕法球磨技術時還對濕法球磨后的粉體漿料進行干燥，干燥方式為真空干燥、冷凍干燥或噴霧干燥。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的放電等離子技術的燒結溫度為1500～2400℃，保溫時間為2～10min，保護氣氛為氮氣或氬氣。

10.一種基于碳氮化物納米二維材料增韌的結構陶瓷，其特征在于，采用權利要求1至9任一項所述的制備方法制得。