[发明专利]一种抑制Ti3

说明书

本发明公开了一种抑制Ti3AlC2分解用Ni掺杂Ti3AlC2/Cu复合材料及其制备方法，在Cu基体中掺杂不同含量的Ni元素抑制Ti₃AlC₂陶瓷在高温下扩散分解，然后通过球磨、冷压、烧结、烧结、复压和复烧后，获得Ti₃AlC₂未分解的Ni掺杂Ti₃AlC₂/Cu复合材料。本发明通过加入Ni元素掺杂之后，Ti₃AlC₂/Cu复合材料组织由Ti₃AlC₂、TiC_x、Ni_xAl、Ni_xTi和α‑铜基体组成，随着Ti₃AlC₂陶瓷的体积分数的增加，组织形貌由增强相细小弥散分布转变网状连续分布，孔洞数量和体积相比与传统Ti₃AlC₂/Cu复合材料得到了减少，特别是当Ti₃AlC₂体积分数大于40％时，孔洞减少显著。通过Ni元素掺杂之后在增强相晶界处生成了Ni_xAl和Ni_xTi化合物，抑制了Al元素的扩散，有效抑制Ti₃AlC₂陶瓷的高温分解，为Ti₃AlC₂/Cu复合材料的大规模推广提供了一种可行的制备方法。

技术领域

本发明属于铜基复合材料制备技术领域，具体涉及一种抑制Ti₃AlC₂分解用 Ni掺杂Ti₃AlC₂/Cu复合材料及其制备方法。

背景技术

三元层状陶瓷MAX相化合物(M_n+1AX_n，其中M为过渡金属元素，A主要为III或IV族元素，X为C或N原子，n＝1、2、3、4、5等)，因其多层次结构 (电子结构、晶体结构和显微结构)，独特的化学键而兼具金属和陶瓷的性质，具有高模量，优良的导热导电性，微观塑性变形能力及高的损伤容限。又因MAX 相陶瓷具有层状结构而具备一定程度的自润滑性能，使其在摩擦材料方面具有极大的应用前景。相关研究表明，以三元层状陶瓷作为增强相与金属材料复合可以明显改善金属基复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。铜基合金具有优秀的导电导热性，良好的摩擦性能和耐蚀性能已广泛应用于各个领域。

目前相关报道采用Ti₃AlC₂陶瓷作为增强相与铜基体制备的复合材料已研究开发用于高速铁路受电弓滑板及气箔轴承。但由于Ti₃AlC₂/Cu复合材料在制备过程中，当烧结温度超过600℃时，Ti₃AlC₂陶瓷会受热分解，Al元素发生扩散，组织由Ti₃AlC₂相转变为TiC相，三元层状结构发生破坏，复合材料组织中的 Ti₃AlC₂陶瓷无法发挥其优良的性能优势。此外，Ti₃AlC₂/Cu的界面结合强度不高，润湿性较差，限制了材料的推广与应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抑制Ti₃AlC₂分解用Ni掺杂Ti₃AlC₂/Cu复合材料及其制备方法，使Ti₃AlC₂在烧结过程中不发生分解，并保证其在复合材料中发挥性能优势。

本发明采用以下技术方案：

一种抑制Ti3AlC2分解用Ni掺杂Ti3AlC2/Cu复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将Ti₃AlC₂粉末、Ni粉和Cu粉混合后进行球磨处理；