[发明专利]一种Ti3AlC2/Al2O3复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，特别涉及一种Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料 及其制备方法。

背景技术

Ti₃AlC₂属六方晶系，具有低硬度(维氏硬度约3.5GPa)、低密度、 良好的导电性和导热性、优越的抗热震性、较高的杨氏模量(297GPa) 和剪切模量(124GPa)等特点，是一种具有陶瓷和金属优点的导电性陶 瓷材料；而氧化铝Al₂O₃陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀和耐磨损 等优点。因此两者的复合材料Ti₃AlC₂/Al₂O₃兼具了二者的优点，这给 以氧化铝为代表的结构材料功能化(导电、导热、易加工等)带来了 曙光，因此，研发该类复合材料具有重要的理论意义和实际应用价值。

目前，该复合材料主要以Al₂O₃和Ti₃AlC₂两种粉体混合进行烧结， 或者以Al、C、TiO₂为原料高温通过还原反应生成Ti₃AlC₂/Al₂O₃复 合材料，但存在如反应合成温度高，并在最终产品中或多或少的存在 其它杂质相等缺点，给材料的性能造成一定的影响，也无法进行大规 模产业化生产。因此，今后的研究重点是如何采取有效的途径，合成 高纯Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种 Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料及其制备方法，通过高能球磨与反应烧结工艺 在低温下制备出高纯度Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料；该材料杂质含量低， 纯度较高，且该方法工艺简单，成本低，易于进行规模化生产。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料，其原料重量组成成分为：Ti粉占 总重量的(0-70.89)％、Al粉占(14.65-33.85)％、C粉占(6.03-12.09) ％、TiO₂占(2.37-60.12)％。

以上原料组分按以下反应方程式进行设计：

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

通过改变x值就可以合成出不同Al₂O₃含量的Ti₂AlC复合材料， x＝1-51.3。如果x大于51.3，则生成的复合材料中Al₂O₃生成量小于 产物质量的2％而起不到增强、增韧Ti₃AlC₂基体的作用。

一种Ti₃AlC₂/Al₂O₃复合材料的制备方法，其步骤如下：

一、将占总重量(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质量0.5-1％的硬脂酸钠分散剂，采 用高能球磨，行星式球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比 为1∶10，球磨12-24小时，形成主晶相为Al₂O₃、TiAlO、TiC的复 合粉体；