[发明专利]一种TiCx‑Al2O3‑TiAl3/Al基复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种TiCx‑Al2O3‑TiAl3/Al基复合材料及其制备方法，首先将Ti3AlC2粉体进行HF酸腐蚀处理，超声波分散，获得MXene‑Ti3C2粉体，将MXene‑Ti3C2粉体低温热处理，制得TiO2/MXene‑Ti3C2复合粉体，然后将TiO2/MXene‑Ti3C2复合粉体与Al粉体混合，湿法球磨、干燥、真空热压烧结，最终得到TiCx‑Al2O3‑TiAl3/Al基复合材料。本发明工艺简单可控，MXene‑Ti3C2粉体热处理形成了类石墨烯层状结构Ti3C2表面附着TiO2颗粒，TiO2和Al反应形成TiAl3和Al2O3，保证了基体相和增强相强的化学键连接，以及增强粒子的分散问题，特殊的类石墨烯结构Ti3C2还可显著改善Al基复合材料的综合性能，尤其是耐磨性能，可用于制造高性能汽车活塞、卫星结构件和空间机构结构件替代钛合金以及电子封装等热控器件。

主权项

一种TiCx‑Al2O3‑TiAl3/Al基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先将Ti3AlC2粉体在氩气保护气氛下高能球磨4‑20h，得到粒径为10～30μm的Ti3AlC2粉体；2)按照质量分数取步骤1)所得Ti3AlC2粉体10～50份，向其中加入100～300份HF溶液，反应12～48h，并辅以超声波技术分散，然后用去离子水离心清洗直至pH为5.5～7，再用无水乙醇清洗，最后将粉体干燥即得MXene‑Ti3C2粉体；3)将步骤2)所得MXene‑Ti3C2粉体在空气气氛下，升温速率为5～10℃/min，升温至200～400℃进行低温热处理，保温2～8h，然后随炉自然冷却，即得TiO2/MXene‑Ti3C2复合粉体；4)按照重量百分比将步骤3)所得TiO2/MXene‑Ti3C2复合粉体2～50wt％与50～98wt％的Al粉体混合，进行湿法球磨，以乙醇为球磨助剂，球磨30～90min，使粉体混合均匀，然后进行低温干燥处理；5)将步骤4)干燥后的粉体装入石墨模具中，进行真空热压烧结固化，以5～10℃/min升温速率升温至600～950℃，保温0～60min，施加压力为10～30MPa，然后随炉自然冷却，即得TiCx‑Al2O3‑TiAl3/Al基复合材料。