[发明专利]一种具有低温裂纹自愈合能力的Ti2Al(1-x)SnxC陶瓷修复相粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种低温自愈合陶瓷修复相粉体的制备方法，包括：按Ti:Al:Sn:TiC＝1:(1‑x):x:0.9的摩尔比配料，混合、球磨后压制成压块的步骤；将压块置于高温炉中，在真空或氩气保护气氛下，将炉温升至1200～1400℃，保温5～60min得到烧结体的步骤；以及将烧结体破碎、碾磨以得到所述修复相粉体的步骤。本发明还公开了由该制备方法制得的低温自愈合陶瓷修复相粉体及块体材料。本发明的制得的低温自愈合陶瓷修复相粉体，具有更低的愈合温度和愈合时间。

技术领域

本发明涉及先进陶瓷技术领域，具体涉及一种具有低温裂纹自愈合能力的Ti₂Al_(1-x)Sn_xC陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

先进陶瓷材料由于其精细的结构组成及高强度、高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨等一系列优良特性被广泛应用于航空航天、电子、机械、生物医学等各个领域。而在结构陶瓷的制备、加工与使用过程中,裂纹的出现十分常见,裂纹引起的强度的衰减及可靠性降低等问题极大地限制了材料的实际应用。因此，改善陶瓷材料的脆性，增大强度以提高其在实际使用中的可靠性，成为其能够广泛应用的关键。围绕改善陶瓷材料的脆性和提高强度，目前主要集中在两种方法，一种是通过增加纤维，颗粒等起增加陶瓷材料的韧性，另外一种方法就是设计制造具有自愈合性能的陶瓷材料。

关于自愈合陶瓷材料的研发，刚开始主要集中在UO₂,Al₂O₃等陶瓷，但是愈合条件比较苛刻，愈合的温度在1400℃以上，接近该类氧化物陶瓷的熔点，其主要愈合机制跟重烧结相类似。同时由于愈合温度较高，存在晶粒严重长大的问题，大大降低了陶瓷材料的性能。近些年来，日本Kotoji等研究学者发现， SiC或Si₃N₄这类材料通过氧化反应，形成的氧化产物SiO₂能有效填补裂纹，修复材料中的裂纹。同时，也可以作为修复相，添加到Al₂O₃，莫来石等氧化物陶瓷中，修复氧化物陶瓷，使得愈合的温度有所降低，但仍在1200-1400℃的高温范围之内；且当温度低于1200℃，则需要几十小时甚至几百小时来愈合裂纹。如何进一步降低愈合温度和减少愈合时间，开发新的具有自愈合功能的修复颗粒迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温裂纹自愈合陶瓷修复相粉体的制备方法，与现有技术相比，由该方法制备得到的陶瓷修复相粉体具有更低的愈合温度和愈合时间，可在低温下(<1000℃)修复陶瓷中裂纹。

本发明的另一目的在于提供前述制备方法制备得到的低温裂纹自愈合陶瓷修复相粉体。

本发明的又一目的在于提供一种低温自愈合陶瓷块体材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了低温自愈合陶瓷修复相粉体的制备方法，包括：

按Ti:Al:Sn:TiC＝1:(1-x):x:0.9的摩尔比配料，混合、球磨、压制成压块的步骤；

将压块置于高温炉中，在真空或氩气保护气氛下，将炉温升至1200～1400℃，保温5～60min得到烧结体的步骤；以及

将烧结体破碎、碾磨以得到所述修复相粉体的步骤；

其中：0≤x≤1。

本发明中，作为原料的Ti、Al、Sn、TiC均为粉状物料。

作为本发明的一种优选的实施方式，配料后将原料混合于球磨机上干混 1～4小时。

作为本发明的一种优选的实施方式，球磨时以玛瑙球为研磨介质。

作为本发明的一种优选的实施方式，球磨后的混合料于10～100MPa压力下压制成块。