[发明专利]碳纳米管增强氮化铝复合材料及其制备方法

权利要求书

1、一种碳纳米管增强氮化铝复合材料，其特征在于该复合材料以氮化铝为基体，碳纳米管为增强相，通过添加烧结助剂制成，以质量百分数计，其组分为：

氮化铝      89～95％，

碳纳米管    1～3％，

氧化钇      2～4％，

氟化钙      2～4％。

2、根据权利要求1所述的碳纳米管增强氮化铝复合材料，其特征在于所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。

3、根据权利要求2所述的碳纳米管增强氮化铝复合材料，其特征在于所述多壁碳纳米管的直径为20～40nm，长度为5～15μm，纯度为95％。

4、一种制备如权利要求1所述的碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于将增强相碳纳米管经化学提纯、超声分散后，将基体氮化铝、分散后的碳纳米管和烧结助剂混合，经球磨分散成混合浆料，混合浆料经干燥、研磨和过筛，再进行热压烧结，最终形成碳纳米管增强氮化铝复合材料。

5、根据权利要求4所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1)碳纳米管的化学提纯：将碳纳米管置于沸碱溶液中1～4小时，然后用蒸馏水洗涤并干燥；再将干燥后的碳纳米管置于沸酸溶液中1～4小时，用蒸馏水洗涤并干燥，得到纯化的碳纳米管；

2)碳纳米管超声分散：将纯化的碳纳米管置于无水乙醇中，该无水乙醇含有质量百分数为2～5％的分散剂，然后超声分散1～24小时，得到分散后的碳纳米管；

3)混料球磨分散：按下述质量百分数的组分称取原料：89～95％的氮化铝、2～4％的烧结助剂氧化钇、2～4％的烧结助剂氟化钙和1～3％的分散后的碳纳米管，将上述原料置于氮化硅球磨罐内，以无水乙醇为介质，球磨罐转速为100～300R/Min，分散12～48小时后得到混合浆料；

4)混料干燥、研磨和过筛：将混合浆料放入真空干燥箱，温度为80～100℃，烘干6～12小时，然后研磨，并过100～200目筛，得到混合粉料；

5)热压烧结：将混合粉料装入涂有氮化硼脱模剂的石墨模具中，N₂气氛下，温度为1700℃～1850℃、压力为20～30Mpa，保温1～4小时，得到碳纳米管增强氮化铝复合材料。

6、根据权利要求5所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于所述沸碱溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或氨水，其浓度为2～4mol/L，温度为80℃～100℃。

7、根据权利要求5所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于所述沸酸溶液为硝酸溶液或硫酸溶液，其浓度为1～5mol/L，温度为80℃～100℃。

8、根据权利要求5或6或7所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠或曲拉通。

9、根据权利要求5或6或7所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于所述混料球磨分散中的球料比为20∶1，介质无水乙醇的液面不超过球磨罐高度的2/3。

10、根据权利要求4或5或6或7所述的制备碳纳米管增强氮化铝复合材料的方法，其特征在于所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。