[發(fā)明專利]一種氧化鋁/鈦硅碳復合材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113735585B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 李慶剛;張振宇;史國普;王志;孫孟勇
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/645;C04B35/628
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明屬于陶瓷復合材料的制備技術領域，具體涉及一種氧化鋁/鈦硅碳復合材料的制備方法。所述的復合材料由鈦鋁碳（Ti₃AlC₂），一氧化硅（SiO）均勻接觸，真空燒結即可。本發(fā)明通過鋁和硅的相互擴散，得到氧化鋁/鈦硅碳復合材料。本發(fā)明制備的復合材料具有高致密性，且性能穩(wěn)定，復合材料中，氧化鋁通過鈦鋁碳和一氧化硅反應生成的，能均勻包覆在鈦硅碳晶體的表面，形成一種較為致密的氧化膜，阻礙了基體與外界的物質交換，提高了符合材料整體的抗氧化性能，鈦硅碳又增強了復合材料的韌性，制備的復合材料純度較高，燒結溫度較低，并且具備較高的抗彎強度本發(fā)明工藝簡單，易于工業(yè)化生產。

技術領域

本發(fā)明屬于陶瓷基復合材料領域，具體涉及一種以一氧化硅/鈦鋁碳(SiO/Ti₃AlC₂)為原料制備氧化鋁/鈦硅碳（Al₂O₃/Ti₃SiC₂）復合材料的制備方法。

背景技術

氧化鋁因其高熔點，高強度，抗氧化，耐高溫的優(yōu)點，是一種極具前景的陶瓷基體材料。但是，氧化鋁陶瓷的韌性較低，限制了在工業(yè)領域中的應用。MAX陶瓷，MAX相是指三元過渡族金屬碳化物或氮化物，其化學通式為“M_n+1AX_n”，其中M代表過渡族金屬元素，A代表ⅢA或ⅣA族元素，X代表C或N, n=1～3，在陶瓷材料中具備較高韌性，而且MAX相陶瓷的熱膨脹系數與氧化鋁比較接近，適合與氧化鋁陶瓷做結合使用，優(yōu)勢互補，以期獲得的具備更好力學性能的新型結構材料。

MAX相陶瓷特別是鈦硅碳陶瓷材料與氧化鋁的結合已有研究，但是，目前，直接使用鈦硅碳與氧化鋁粉體制備致密的陶瓷復合材料所需燒結溫度較高，約1450℃；鈦硅碳與氧化鋁界面處無明顯反應；容易發(fā)生分解，產生碳化鈦等雜質。

發(fā)明內容

針對現階段氧化鋁/鈦硅碳陶瓷復合材料合成中存在的問題，本發(fā)明提供了一種氧化鋁/鈦硅碳復合材料的制備方法，該方法使用鈦鋁碳/一氧化硅為原材料制備出鈦硅碳/氧化鋁復合材料，具有較高的抗彎強度。

本發(fā)明為了實現上述目的所采用的技術方案為：

一種氧化鋁/鈦硅碳復合材料的制備方法，所述復合材料以鈦鋁碳Ti₃AlC₂粉和一氧化硅SiO粉為原料制備而成。

上述制備方法具體包括以下步驟：

（1）將原料鈦鋁碳Ti₃AlC₂粉和一氧化硅SiO粉采用混合均勻，得混合料；

（2）將混合料進行保溫加壓燒結，保溫加壓程序結束后隨爐降溫，降溫后關閉真空系統(tǒng)，得到薄餅狀氧化鋁/鈦硅碳復合材料。

進一步的，步驟（1）中，所述鈦鋁碳的粒徑為3-15 μm，一氧化硅的粒徑為0.5-5μm，純度為99.9%。

進一步的，步驟（1）中，所述混合方法為將鈦鋁碳粉、一氧化硅粉混合，進行球磨混合。

上述混合方法中，鈦鋁碳與一氧化硅的摩爾比例為1：0.5-1.5。

進一步的，步驟（2）中，所述保溫燒結為首先以1-10℃的升溫速率升溫至1200℃，然后以5-20℃/min的升溫速率升溫至1250 ℃-1350 ℃，保溫1.5-3 h，燒結壓力為25-35MPa。

本發(fā)明是通過化學反應使一種成本較低的MAX相材料（鈦鋁碳）轉化為另一種MAX相（鈦硅碳）材料，同時生成氧化鋁的方法。

本發(fā)明的有益效果