[发明专利]一种Al2O3纤维增韧MAX相陶瓷基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种Al2O3纤维增韧MAX相陶瓷基复合材料的制备方法，用去离子水、羧甲基纤维素钠、TiC以及TiO2配制浆料，再对多孔Al2O3/SiC预制体进行真空浸渗结合压力浸渗，将工业用铝粉或铝硅合金粉平铺在预制体表面，再在真空炉中进行反应烧结，使粉体熔融渗透到预制体中。由于采用浆料浸渗法，Al2O3/SiC预制体纤维束间及基体与基体之间形成的孔隙被TiC和TiO2颗粒填充，再采用Al或Al‑Si合金粉进行熔体浸渗，在高温下反应即可生成Ti3AlC2或Ti3Si(Al)C2等MAX相陶瓷，从而制备出Al2O3纤维增韧MAX相陶瓷基复合材料。与Al2O3纤维增韧SiC陶瓷基复合材料相比，本方法所制备的材料强度和断裂韧性都有很大提高，其抗弯强度达到350～500MPa，断裂韧性可达13～18MPa·m1/2。

主权项

一种Al2O3纤维增韧MAX相陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤(1)：在去离子水中加入羧甲基纤维素钠，搅拌均匀后加入TiC和TiO2粉体，搅拌均匀后倒入球磨罐，加入碳化锆球后球磨制成TiC与TiO2混合浆料；所述TiO2与TiC混合浆料质量分数为30％～45％，去离子水质量分数为67％～52％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.5％，TiO2与TiC的质量比为1:3～3:1；浆料与碳化锆球质量比为2:1～4:1；步骤(2)：将Al2O3/SiC多孔预制体进行超声清洗并烘干，放入密闭容器内，抽真空，使得密闭容器内的绝对真空度为1000Pa～10000Pa时，保持15～30min；将浆料注入密闭容器内，保证预制体浸没在浆料中，继续抽真空，使得密闭容器的绝对真空度为1000～10000Pa，保持20～40min；然后给密闭容器通入氩气，容器内氩气气氛压力达到1～2MPa，保持15～40min；从浆料中取出预制体，放入烘箱中烘干5～10h，干燥温度为70～100℃；然后清除试样表面残留的粉料，称重，重复本步骤，直到预制体较上一次浸渍增重小于1％为止；步骤(3)：将符合浸渍增重标准的预制体置于石墨坩埚中，预制体上下表面均铺置2～5mm厚的Al或Al‑Si合金粉体，在绝对真空度为5～50Pa的高温真空炉以5～15℃/min的升温速度升至900～1200℃，保温0.5～2h，使Al或Al‑Si合金熔融渗透到预制体中，同引入预制体中的粉体反应，再以1～5℃/min降温到室温，完成Al2O3纤维增韧MAX相陶瓷基复合材料的制备；所述Al2O3/SiC多孔预制体是将Al2O3纤维布编织定型成Al2O3纤维预制体，然后通过CVD沉积BN界面层，然后再沉积SiC基体得到Al2O3/SiC多孔预制体。