[发明专利]一种MXene增韧的超高温陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种MXene增韧的超高温陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将MAX相粉体制备成膨胀MX相粉体；所述膨胀MX相粉体的粒径为1-50μm；所述膨胀MX相粉体为层状结构；

(2)在真空条件下，将膨胀MX相粉体与锆硅前驱体溶液进行混合，以使所述锆硅前驱体溶液进入所述膨胀MX相粉体的层间区域，形成膨胀MX相/锆硅前驱体溶液，超声处理获得MXene/锆硅前驱体溶液；

(3)以MXene/锆硅前驱体溶液作为反应物，进行高温固化裂解反应，制备得到MXene掺杂的ZrC/SiC粉体；

(4)对所述MXene掺杂的ZrC/SiC粉体进行热压烧结反应，得到MXene增韧的超高温陶瓷基复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述膨胀MX相粉体的制备方法为将MAX相粉体与氢氟酸进行混合，由氢氟酸刻蚀MAX相的A层，得到所述膨胀MX相粉体。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述MAX相粉体与氢氟酸的质量比为1:10-1:100。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述MAX相为Ti₃Al₂C、Ti₃SiC₂、Ti₃ZnC₂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述MAX相粉体的粒径为1-50μm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述MXene/锆硅前驱体溶液的制备方法为：

(I)将所述膨胀MX相粉体和磁子置于第一容器中，锆硅前驱体溶液加入至第二容器中，将所述第一容器和第二容器密封，抽取真空；

(II)待所述第一容器的真空度稳定在1-100Pa后，将第二容器中的锆硅前驱体溶液在真空条件下，滴加至装有膨胀MX相粉体的第一容器中，并进行磁力搅拌，转速为100-1000rpm；

(III)待锆硅前驱体溶液全部滴加至第一容器后，将处于真空的第一容器持续搅拌1-100min，得到膨胀MX相/硅锆前驱体溶液；

(IV)将所述膨胀MX相/锆硅前驱体溶液，超声处理1-100min，获得MXene/锆硅前驱体溶液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述膨胀MX相粉体与硅锆前驱体溶液的质量比为1:1-1:100。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤(II)中，所述滴加的滴加滴加速度为0.1-100mL/min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述固化的固化温度为100-300℃，固化时间为10-100min，所述裂解的裂解温度为1400-1800℃，裂解时间为10-100min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述热压烧结反应的温度为1800-2400℃，压力为10-100MPa。

11.一种MXene增韧的超高温陶瓷复合材料，其特征在于：所述超高温陶瓷复合材料按照权利要求1-10任一项所述的制备方法制备得到。

12.根据权利要求11所述的MXene增韧的超高温陶瓷复合材料，其特征在于：所述MXene增韧的超高温陶瓷复合材料的致密度为80-95％；断裂韧性不低于2.4MPa·m^1/2。