[发明专利]一种致密铌铝硅碳固溶体材料及其制备方法有效
申请号: | 201410225845.0 | 申请日: | 2014-05-26 |
公开(公告)号: | CN104211400A | 公开(公告)日: | 2014-12-17 |
发明(设计)人: | 杨建;张波;潘丽梅;丘泰 | 申请(专利权)人: | 南京工业大学 |
主分类号: | C04B35/52 | 分类号: | C04B35/52;C04B35/622 |
代理公司: | 南京天华专利代理有限责任公司 32218 | 代理人: | 徐冬涛;袁正英 |
地址: | 211816 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 致密 铌铝硅碳 固溶体 材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域:
本发明涉及陶瓷材料领域,尤其涉及一种一种致密铌铝硅碳固溶体材料极其制备方法。
背景技术:
铌铝碳(Nb4AlC3)是一种新型的三元层状陶瓷材料,其综合了金属与陶瓷的诸多优点,具有高的电导率和热导率、优良的损伤容限,有延展性和高温塑性,可机械加工,同时又具有较低的密度、高的熔点和弹性模量、低的磨擦系数和良好的自润滑性能。更为重要的是Nb4AlC3具有非常优异的高温力学性能,在高温结构材料与电极或电刷材料方面具有广阔的应用前景。但是Nb4AlC3的室温强度和硬度还不够理想,抗氧化性较差,大大限制了其作为高温结构材料的应用。固溶改性是提高三元层状陶瓷材料力学性能和综合性能的有效手段。Zhou等通过原位反应热压烧结制备了一系列Ti3Al1-xSixC2(x≤0.25)固溶体,Ti3Al0.75Si0.25C2的维氏硬度、抗弯强度和抗压强度分别比Ti3AlC2提高了26%、12%和29%,其电导率仍高达2.7×106Ω-1·m-1,(Zhou Y C,Zhang H B,Liu M Y,Wang J Y,Bao Y W,Preparation of TiC free Ti3SiC2with improved oxidation resistance by substitution of Si with Al.Material Research Innovations,(8)2004,97-102)。Meng等通过原位反应热压烧结的方法制备了不同固溶度的(Ti,V)2AlC固溶体。(Ti0.8V0.2)2AlC的维氏硬度、抗弯强度和剪切强度分别比Ti2AlC提高了29%、36%和45%,其电导率仍高达(Meng F L,Zhou Y C,Wang J Y,Strengthening of Ti2AlC by substituting Ti with V.Script Materialia,(53)2005,1369~1372)。Yu等通过原位反应热压烧结制备了Cr2Al0.965Si0.035C固溶体,其抗弯强度和断裂韧性分别比Cr2AlC提高了16%和6%(Yu W B,Li S B,Sloof W G,Microstructure and mechanical properties of a Cr2Al(Si)C solid solution.Materials Science and Engineering A,(527)2010,5997~6001)。目前,关于Nb4AlC3的固溶改性研究国内外均无报道。
发明内容:
本发明的目的在于为了改进现有技术的不足而提供一种致密铌铝硅碳固溶体材料;本发明的另一目的是提供上述致密铌铝硅碳固溶体材料的制备方法,该方法操作简单、工艺条件容易控制。
本发明的技术方案:一种致密铌铝硅碳固溶体材料,其特征在于其结构式为Nb4Al1-xSixC3(x为Si取代Al的原子摩尔取代量),其中x的取值范围为0.03~0.08。
本发明还提供了上述致密铌铝硅碳固溶体材料的方法,其具体步骤为:将原料铌粉、铝粉、硅粉与石墨粉,按摩尔配比为n(Nb):n(Al):n(Si):n(C)=4:(1.02~1.07):(0.03~0.08):2.7经物理机械混料方法混合均匀后,装于表面涂有BN保护涂层的石墨模具中冷压成型,在通有保护气氛的真空热压炉中热压烧结。
优选上述原料铌粉、铝粉、硅粉与石墨粉均为微米粉;其中铌粉粒度为325目筛余,铝粉粒度为300目筛余,硅粉粒度为200目筛余,石墨粉粒度为1200目筛余。
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