[发明专利]一种MAX相陶瓷-金属层状复合材料、制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种MAX相陶瓷‑金属层状复合材料、制备方法和用途，所述MAX相陶瓷‑金属层状复合材料包括n层叠加单元，每个所述叠加单元均包括金属箔层和附着在金属箔层上的MAX相陶瓷层，所述n≥2。所述MAX相陶瓷‑金属层状复合材料是以Ti₂AlC粉和金属箔为原料，涂覆有MAX相陶瓷颗粒的金属箔叠加制得预产品，然后将预产品加压热处理，即得到MAX相陶瓷‑金属层状复合材料。所述的MAX相陶瓷‑金属层状复合材料用于载运工具领域、输变电领域或军工材料领域。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种MAX相陶瓷-金属层状复合材料及其制备方法和用途，所述MAX相陶瓷-金属层状复合材料用于载运工具材料领域、输变电领域或军工材料领域。

背景技术

MAX相陶瓷是一类三元层状陶瓷的通称，M为过渡元素，A为III或IV主族中的某些元素，X为C或N。所有MAX相陶瓷化合物的原子结合方式既有共价键、离子键又有金属键，因而兼有金属和陶瓷的性质，如类似金属的导热、导电性、抗热震性和可加工性，类似陶瓷的抗氧化性、耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性和耐高温性。因此，在许多领域具有重要的应用价值。

金属具有优异的导电、导热、耐腐蚀及易延展等性能，因此被广泛应用在电力电子、机械制造等领域。但金属的强度低、硬度低，耐热性差和耐磨性差，限制了它的使用条件和寿命。为了能在不过多牺牲导电性和导热性的前提下改善金属的力学性能，许多人曾经尝试将MAX相陶瓷和金属复合以达到增强金属性能的目的。

CN103085395A公开了一种Cu-Ti₂AlC功能梯度材料的制备方法，所述方法制备的梯度材料一侧为纯Cu或主要成分为Cu的复合材料，另一侧为纯Ti₂AlC或主要成分为Ti₂AlC的复合材料，中间层数为1～4层，随厚度方向，Cu与Ti₂AlC的含量呈梯度变化，并伴随性能逐渐变化。所述材料是通过以Cu与Ti₂AlC粉末为原料，均匀混合后分层装料，在一定气氛下采用热压烧结制备，烧结温度为800～1000℃，升温速率为8～20℃/min，压力为20～40MPa，保温0.5～3小时。所述的梯度材料对于满足不同接触面具备不同使用性能的特殊环境具有重要意义，但只适用于特殊环境无法大规模使用。

CN101028749B公开了一种(Cu-Al)/(Ti₃C₂-Cu-Al)层状复合材料及其制备方法，所述材料具有Ti₃C₂-Cu-Al金属陶瓷层和Cu-Al合金层交替叠合的层状结构，而Ti₃C₂-Cu-Al金属陶瓷层和Cu-Al合金层是由Ti₃AlC₂与Cu发生化学反应而原位形成的。所述材料是以Ti₃AlC₂粉和Cu粉为原料，逐层交替铺设后冷压成层状坯体，然后将坯体置于高温炉内，在氩气保护下，将炉温升至1100～1200℃，保温15～60min后冷却，即得到层状复合材料。所述材料具有良好的耐磨和耐冲击载荷的能力，但其抗拉强度性能不佳。

CN102206771A公开了一种受电弓滑板复合材料及其制备方法，所述复合材料是由铜粉和陶瓷颗粒制得的，其中陶瓷颗粒表面具有化学镀铜层。将表面具有化学镀铜层的陶瓷颗粒和铜粉混合得混合物料，然后将混合物料经热压烧结工艺或者热压烧结和热挤压结合工艺处理后即可。所制备的复合材料内部Ti₃AlC₂陶瓷颗粒分布均匀，但其抗拉强度性能不佳。

所以本领域需要开发一种新型MAX相陶瓷-金属复合材料，使其具有良好的拉伸强度、压缩强度、延展性、导电性及导热性等优点，并适于工业化生产。

发明内容