[发明专利]一种碳纳米管增强AlMgB14-TiB2复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一种碳纳米管增强AlMgB₁₄-TiB₂复合材料及其制备方法，是在脉冲电场作用下进行的反应扩散烧结方法制备的一种AlMgB₁₄-TiB₂-CNT_S复合陶瓷材料。属于特种陶瓷材料制备的技术领域。

技术背景

近年来发展起来的一类新型AlMgB₁₄-TiB₂陶瓷复合材料具有超高硬度、高耐磨性能及良好的化学稳定性，适用于制造军事装备和极端力学条件下的机械装备。但由于AlMgB14-TiB2陶瓷复合材料的韧性较低限制了其应用范围。碳纳米管具有高比强度、高韧性和减摩性等优点，由于其与硼化物具有良好的亲和性而成为理想的高级韧性增强材料。

发明内容

本发明一种碳纳米管增强AlMgB₁₄-TiB₂复合材料及其制备方法，目的在于为了克服上述技术背景中的不足，公开一种以碳纳米管增强AlMgB₁₄-TiB₂复合材料及其采用在脉冲电场作用下进行反应扩散烧结方法制备的技术方案。

本发明一种碳纳米管增强MgB₁₄-TiB₂复合材料，其特征在于是一种将AlMgB₁₄、TiB₂和碳纳米管混合粉体在脉冲电场激活作用下通过产生反应热和扩散烧结过程，形成块体复合材料的方法所制备的高强度AlMgB₁₄-TiB₂-CNT_S复合陶瓷材料，该材料的表面硬度达到25～30GPa，断裂韧性为10～12MPa.m^0.5，抗弯强度2000～2100Mpa，表面摩擦系数0.1～0.15。

上述一种碳纳米管增强MgB₁₄-TiB₂复合材料的制备方法，其特征在于是一种采用在脉冲电场作用下进行的反应扩散烧结方法制备AlMgB₁₄-TiB₂-CNT_S复合陶瓷材料的方法，该方法是将AlMgB₁₄、TiB₂和碳纳米管按比例混合，其混合粉体在脉冲电场激活作用下通过产生反应热和扩散烧结过程，形成块体复合材料的方法。其所述混合粉体按重量百分比例均匀混合，AlMgB₁₄和TiB₂粉体的颗粒尺寸为100～150μm，混合比例为2∶1；碳纳米管为多壁短形碳纳米管，长度为0.5～2.0μm，管径8～15nm，纯度95％，碳纳米管在AlMgB₁₄和TiB₂混合粉中的重量比例为0.2～0.5％，碳纳米管在与陶瓷粉体混合之前，需要在乙醇中进行超声波分散处理和在干燥箱中干燥处理。

上述的一种碳纳米管增强MgB₁₄-TiB₂复合材料的制备方法，其特征在于所述的在脉冲电场作用下进行的反应扩散烧结，是将装有试样坯料的刚玉模具5置于上石墨电极3和下石墨电极4之间并施加压力，炉内抽真空至10^-3～10^-4Pa后，接通电源调节脉冲电流频率至20～50Hz，电流升至预定值并保持一段时间，烧结完成后将电流缓慢减小至零，试样随炉冷却至室温，试验过程中采取的工艺参数为：电流I＝1000～1600A，通电时间t＝10～15min，压力P＝50～70MPa。

上述的一种碳纳米管增强MgB₁₄-TiB₂复合材料的制备方法，其特征在于所述的刚玉陶瓷模具管5的直径为20mm，壁厚为1mm。