[发明专利]一种高活性合金插层Ti3AlMC2陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高活性合金插层Ti₃AlMC₂陶瓷材料的制备方法，以TiH₂、AlM合金、TiC为原料，在高温高压条件下合成Ti₃AlMC₂陶瓷材料，所述AlM合金选自AlLi合金、AlNa合金、和AlK合金中的任意一种。本发明的高活性合金插层Ti₃AlMC₂陶瓷材料的制备方法配方新颖，工艺简单，耗时少，得到的Ti₃AlMC₂陶瓷材料纯度高、杂质少，并且产品活性高，既能与低浓度酸反应，也能与碱反应，这极大地降低了陶瓷材料后续处理难度，并极大地提高了陶瓷材料的应用范围，使其具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备领域，特别是涉及一种高活性合金插层Ti₃AlMC₂陶瓷材料的制备方法。

背景技术

陶瓷材料具有熔点高、抗氧化、耐腐蚀等优点，在能源、冶金、机械、化工等领域有着广阔的应用前景。但是陶瓷材料同时也具有脆性高、断裂韧性低、加工困难等缺点。如何改善陶瓷材料的性能，提高利用率，是亟待解决的问题。目前，一种具有层状结构的新型三元陶瓷M_n+1AX_n材料引起了人们的广泛关注。其中，M是过渡族金属元素，A是Ⅲ或Ⅳ族元素，X是C或N，n＝1，2或3。而最具代表性的是Ti₃AlC₂陶瓷材料。

三元层状陶瓷Ti₃AlC₂集金属和陶瓷的优良性能于一身，耐高温，弹性模量高，在高温下具有良好的塑性，是高温发动机、热交换器的理想候选材料。同时，Ti₃AlC₂耐热震，具有良好的导电、导热性，易加工，并有良好的自润滑性能，又可作为高速滑动接触导电的构件、交流电机电刷等。此外，Ti₃AlC₂陶瓷材料还具有良好的机械加工性、抗氧化性和耐腐蚀性，适用于化学反应釜用的搅拌器轴承等。

朱丽慧等人以传统的Ti、Al、C单质为原料，用机械合金化加上退火处理来制备了Ti₃AlC₂粉体材料，但是该发明方法制备的Ti₃AlC₂材料中，TiC含量较高，且活性很低(中国专利CN200510110176.3)，限制了产品的应用范围。郭俊明等人采用自蔓延高温合成法(SHS)，以Ti、Al、C为原料，按3:1:2摩尔比合成制备Ti₃AlC₂粉体材料，但是该方法制备条件较苛刻，产物纯度不够高，且活性很低，很难进行后处理(中国专利CN200910094336.8)。王芬等人采用机械合金化以及真空热烧结的方法来制备Ti₃AlC₂陶瓷粉料，但是该方法制备的Ti₃AlC₂中TiC杂质相较多，纯度不高，且没有表现出好的活性(中国专利CN201310497696.9)。总之，Ti₃AlC₂的制备方法有很多种，但是大多数方法很难得到纯度较高的Ti₃AlC₂材料，产物中经常会伴有一些杂质相，如TiC、Ti₃AlC等，影响了材料的性能；此外，更重要的是，传统原料配方得到的产物活性比较低，几乎不与低浓度酸或者碱反应，后续应用不理想，很难满足应用需求。

发明内容

基于此，有必要针对当前Ti₃AlC₂的制备过程中出现的杂质较多、产物活性较低等问题，提供一种高活性合金插层Ti₃AlMC₂陶瓷材料的制备方法。