[发明专利]一种陶瓷-金属仿生纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷-金属仿生纳米复合材料由陶瓷相和金属相组成；其中，所述陶瓷相为Ti₂AlC或Ti₃AlC₂；所述金属相为Mg或Mg合金；其中，

在微观上，所述陶瓷-金属仿生纳米复合材料具有与贝壳珍珠层微观结构类似的交互排列的纳米片层结构；所述陶瓷相、金属相以纳米片层形式相间定向排列；所述陶瓷相与金属相各自保持连续，相邻的纳米片层之间相互连接；其中，陶瓷片层的厚度为80-800nm、金属片层的厚度为30-900nm；

所述制备方法包括如下步骤：

多孔陶瓷骨架制备步骤：将Ti₂AlC或Ti₃AlC₂纳米片状的陶瓷粉体和分散剂配制成混合浆料；对混合浆料进行真空抽滤处理，以抽离分散剂并对片状粉体进行定向，得到具有定向结构的陶瓷坯体；然后对所述陶瓷坯体进行热压烧结处理，得到纳米片层结构的多孔陶瓷骨架；其中，所述混合浆料中的陶瓷粉体的质量分数是2-7％；所述分散剂选用无水乙醇；

熔体浸渗步骤：利用Mg或Mg合金熔体浸渗所述多孔陶瓷骨架，得到陶瓷-金属仿生纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述陶瓷-金属仿生纳米复合材料中：所述陶瓷相的体积分数为20-90％。

3.根据权利要求2所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述陶瓷-金属仿生纳米复合材料中：所述陶瓷相的体积分数为40-80％。

4.根据权利要求1所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷-金属仿生纳米复合材料的密度为2.2-4.0g/cm³、硬度为150-500HV、弯曲强度为500-1500MPa。

5.根据权利要求1所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述多孔陶瓷骨架制备步骤中：

所述Ti₂AlC或Ti₃AlC₂纳米片状的陶瓷粉体的厚度≤200nm，片径为0.1-10μm。

6.根据权利要求5所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述多孔陶瓷骨架制备步骤中：

所述Ti₂AlC或Ti₃AlC₂纳米片状的陶瓷粉体的厚度为100-200nm，片径为1-3μm。

7.根据权利要求1所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述真空抽滤处理的步骤中：

所述真空抽滤处理的真空度为0.01-0.1MPa。

8.根据权利要求7所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，

所述真空抽滤的时间为2-5小时；和/或

采用真空抽滤装置对所述混合浆料进行真空抽滤；其中，所述真空抽滤装置包括抽滤瓶、漏斗、真空泵；其中，所述漏斗与所述抽滤瓶的瓶口连通；所述真空泵与所述抽滤瓶连通；其中，在对所述混合浆料进行真空抽滤时，将所述混合浆料倒入设有微孔滤膜的所述漏斗中进行真空抽滤。

9.根据权利要求1所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述热压烧结处理的步骤中：

在保护气氛或真空条件下，以2-10℃/min的加热速率将所述陶瓷坯体加热至750-1250℃、加压至5-30MPa，保温保压0.5-2h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的陶瓷-金属仿生纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷骨架为将纳米片状陶瓷粉体择优取向形成定向排列的纳米片层结构骨架；其中，纳米片层的厚度为80-800nm；且所述多孔陶瓷骨架为多孔结构。