[发明专利]层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料及其超低温制备方法

权利要求书

1.一种层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料，其特征在于，所述复相材料包括：作为主相的过渡金属碳化物MC；和作为弥散相且以板状晶粒弥散分布并紧密地与所述过渡金属碳化物结合实现桥联的层状化合物M_(x+1)AC_x，

其中M_(x+1)AC_x由所述过渡金属碳化物MC与过渡金属M以及IIIA或IVA族元素单质A原位合成所得，式中x=1或2。

2.根据权利要求1所述的层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料，其特征在于，过渡金属M是Ti、Zr、Hf和Ta中的任意一种；IIIA或IVA族元素单质A是Si、Al、Ga、Ge、In、Sn和Pb中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料，其特征在于，所述层状化合物M_(x+1)AC_x在所述复相材料中的摩尔百分比为1%～50%。

4.根据权利要求3所述的层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料，其特征在于，所述层状化合物M_(x+1)AC_x在所述复相材料中的摩尔百分比为10%～30%。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料，其特征在于，所述复相材料的相对密度在98%以上，弯曲强度在600MPa以上。

6.一种权利要求1～5中任一项所述的层状化合物板状晶粒弥散增强的过渡金属碳化物复相材料的超低温制备方法，其特征在于，以过渡金属碳化物、过渡金属及IIIA或IVA族元素单质为原料进行球磨混合均匀制得混合粉体；以及将所述混合粉体在一定的烧结温度下进行反应热压烧结或反应放电等离子体烧结制得所述复相材料，

其中所述过渡金属为所述过渡金属碳化物中的过渡金属元素的单质。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属碳化物、所述过渡金属、所述IIIA或IVA族单质的摩尔比为(3～100):1:1。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属碳化物为纯度大于99%、粒径为1～10μm的粉体；所述过渡金属为纯度大于99%、粒径为1～100μm的粉体；所述IIIA或IVA族单质粉体为纯度大于99%、粒径为1～100μm的粉体。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应热压是先以5～50℃/分钟的升温速率升温至1000～1400℃并保温10～60分钟；然后施加20～100MPa压力，再以5～50℃/分钟的升温速率升温至1200～1600℃并保温0.5～5小时。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述应放电等离子体烧结是先以50～200℃/分钟的升温速率升温至1000～1400℃并保温1～30分钟；然后施加20～100MPa压力，再以50～200℃/分钟的升温速率升温至1200～1600℃并保温1～30分钟。