[发明专利]一种利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法

权利要求书

1.一种利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：包括以下步骤：

将M、Al、C粉末烧结形成陶瓷块体材料，研磨后得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体置于酸性溶液中腐蚀，所述酸性溶液为盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸；洗涤后腐蚀产物后采用去离子水配悬浊液并超声波分层、离心后制得MXene胶体溶液；将铜粉、单层及少层MXene胶体溶液添加至无水乙醇中，使用乳化机进行高剪切乳化混合；将充分混合后的悬浊液在负压下使用旋转蒸发去除乙醇；将去除乙醇后的泥浆状物料使用干燥剂进一步脱水干燥得到MXene与铜的混合粉体；彻底干燥后的混合粉末在真空条件下使用放电等离子烧结，烧结过程中MXene局部将原位氧化生成纳米氧化物颗粒并钉扎入铜基体，得到利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料；

所述陶瓷粉体为M_n+1AlC_n陶瓷粉体，n=1,2或3，M为过渡金属元素，为Ti、Nb、V、Cr或Ta；

所述陶瓷粉体的制备方法包括以下步骤：将M、Al、C粉末按照摩尔比（n+1）:1.2:n混匀后，在1000～1800℃下通过无压烧结制备高纯三元层状M_n+1AlC_n陶瓷块体材料；其中n=1,2或3；将M_n+1AlC_n陶瓷块体材料研磨至细度为100目～1200目的M_n+1AlC_n陶瓷粉体。

2.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：所述单层及少层MXene胶体溶液中的MXene浓度为1～100mg/mL。

3.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：单层及少层MXene胶体溶液的制备方法包括以下步骤：

将1g陶瓷粉体加入5～25ml浓度为9～12mol/ml的盐酸与0.2～2g氟化锂的混合溶液中，或加入5～25ml HF含量为10～70wt.%的水溶液中，加入磁转子并在20～70℃的油浴环境中搅拌12～96h得到悬浮液；

用5～100ml去离子水洗涤腐蚀后的混合物悬浊液并离心，倒去上清液，重复多次至上清液PH值大于等于6；

上清液PH值大于等于6后，继续使用5～100ml去离子水洗涤并离心，倒去上清液，重复3～5次；

最终清洗完成的混合物，加入5～40ml去离子水，在氩气气氛保护下超声波分层处理，超声过程中温度保持在35℃以下，超声过后混合液离心处理，取上层溶液即为单层及少层MXene胶体溶液。

4.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：铜粉、单层及少层MXene胶体溶液、无水乙醇以500～20000rpm的转速在20~70℃的温度下进行高剪切乳化混合0.1～100h。

5.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：高剪切乳化混合后，所有混合物在旋转蒸发器中在–0.01～–0.1MPa的负压下、40～100℃的水浴锅中旋转蒸发去除乙醇；去除乙醇后的泥浆状物料使用干燥剂干燥6～72h。

6.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：MXene与铜粉混合物中MXene的添加量质量百分比为0～10%。

7.根据权利要求1所述的利用MXene局部原位氧化与基体形成钉扎效应的铜基复合材料强化方法，其特征在于：彻底干燥后的混合粉末在真空条件下以20～100MPa的单轴压力加压，以10～100℃/min的速度升温，并在400～1000℃下进行放电等离子烧结3～10min。

8.一种铜基复合材料，其特征在于，所述铜基复合材料根据权利要求1~7任一项所述方法制备而成。