[发明专利]一种制备高性能Ti2AlC陶瓷粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能Ti₂AlC陶瓷粉体的制备方法。

背景技术

Ti₂AlC是一种兼有金属和陶瓷性质的、具有新型结构、功能一体化、可加工的层状陶瓷材料。其突出的性能包括：良好的导热性、导电性和常温抗破坏性；优异的抗热震和高温抗氧化性；利用便利工具极易加工，低密度、高熔点、高强度、高杨氏模量和高切变模量等。Ti₂AlC具有这些独特的性质是与其晶体结构中同时具有金属键、共价键和离子键有关。

Ti₂AlC在高温结构部件、化学防腐材料、电极材料、电子工业、可加工陶瓷材料、高温自润滑陶瓷材料等方面具有广泛的用途。是一种很有发展潜力的新型材料。

尽管Ti₂AlC具有许多优良的特点和广泛的应用前景，但Ti₂AlC的制备较困难，目前大多是采用条件较为苛刻的热等静压、热压、固-液反应和同时原位热压、放电等离子烧结等方法合成。如，热压法，以Ti、Al₄C₃和C为原料，在1600℃反应烧结4h得到Ti₂AlC致密块体物质。以相同的原料采用热等静压法，在1300℃反应30h制得Ti₂AlC块体物质。这些方法的合成条件较为苛刻，制备温度高、反应时间长、难以制备大尺寸的材料，制备的Ti₂AlC块体材料，需磨成粉，增加了成本，工艺复杂，限制了该材料的推广和应用，较难形成工业化和产业化，此外，经反复较长时间的加热，材料的组织粗化，导致其力学性能差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种工艺简单、成本低、易产业化的制备高性能Ti₂AlC陶瓷粉体材料的方法，以解决现有技术的不足。

本发明提出的这种制备高性能Ti₂AlC陶瓷粉体的方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)以Ti₂AlC化学式的摩尔比Ti∶Al∶C＝2∶1∶1，配备相应量的Ti粉、Al粉、C粉，以外加法加入添加剂冰晶石Na₂AlF₆，添加剂Na₂AlF₆加入量按Ti粉、Al粉和C粉计算所需总质量的0.1-25wt.％加入，Na₂AlF₆中Al的质量计入Ti∶Al∶C＝2∶1∶1摩尔比中Al的质量；

(2)将配准的原料和添加剂粉末一起放入球磨罐，同时加入适量无水乙醇湿混6-12小时，取出自然晾干或60-80℃烘干得混合均匀的原料粉末；

(3)将混合均匀的原料粉末放入筒瓦形料舟中，置于燃烧合成设备中，在原料粉末前方的引燃部位放置适量Ti∶C＝1∶1(摩尔比)的混合物作为引燃剂，在氩气保护下以通电钨丝圈点燃反应物，反应结束后，自然冷却，所得产物即为Ti₂AlC粉体。

第(1)步中的原料Ti粉、Al粉和C粉用高纯度的单质粉体，Na₂AlF₆用化学纯或分析纯试剂；

第(1)步中尚可加入金属间化合物TiAl₃，添加量为Ti粉、Al粉和C粉总质量的5-20wt.％。

在第(1)步中尚可加入TiC，添加量为Ti粉、Al粉和C粉总质量的5-25wt.％。

本发明利用Ti粉、Al粉、C粉和少量添加剂混合均匀后，经燃烧合成方法就可制得具有高烧结活性的Ti₂AlC陶瓷粉体。与现有的同类技术相比，工艺简单、成本低、易产业化。

附图说明

图1是Ti₂AlC粉体的X射线衍射图谱。

图2是以制备的Ti₂AlC粉体为原料，热压烧结法制备的Ti₂AlC块体材料的X射线衍射图谱。

图1中的横坐标为XRD测试2θ角，纵坐标为衍射峰强度。

具体实施方式

下面用实例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1