[发明专利]一种利用熔盐法低温烧结制备MAX相陶瓷Ti3

说明书

本发明涉及一种利用熔盐法低温烧结制备MAX相陶瓷Ti3AlC2粉体的方法，包括：以TiH₂粉体，Al粉和TiC粉体作为原料粉体，与熔盐混合后，得到混合原料，所述熔盐为KCl和/或NaCl；将所得混合原料置于保护气氛中，在1000～1250℃下烧结一定时间，再经粉碎和清洗，得到所述MAX相陶瓷Ti₃AlC₂粉体。

技术领域

本发明涉及一种利用熔盐法低温烧结制备MAX相陶瓷Ti₃AlC₂粉体的方法，属于三元层状MAX相陶瓷粉体制备领域。

背景技术

三元层状化合物M_n+1AX_n(MAX相陶瓷)具有层状六方晶体结构，空间群为D⁴_6h- P6₃/mmc。其中，n＝1，2，3，M为过渡金属元素，A为III和IV族元素，X为C或N元素。Ti₃AlC₂是M_n+1AX_n的典型代表，晶格参数为a＝b＝0.30753nm，c＝1.8578nm，理论密度为4.25g/cm³，其兼具金属的塑形、导热、导电性，同时又具有陶瓷的高强度、高密度以及优异的耐高温和抗氧化性能。

Pietzka于1994年在研究Ti-Al-C三元相图时首次发现了三元层状化合物Ti₃AlC₂。Ti₃AlC₂的结构特点可解释为：Al原子分层排列，隔开紧密堆积的Ti₆C八面体，两者在垂直于a轴的方向呈周期性堆叠排列，八面体的中心是C原子，每个晶胞中含有两个Ti₃AlC₂分子。Ti₃AlC₂中含有Ti-C共价键使得其具有高模量、高熔点等性能。Ti-Al键和Al层原子内部则是以金属键结合，这种层间键的结合使得其具有层状结构的自润滑性。Ti₃AlC₂兼具金属和陶瓷的优良性能，使其具有广阔的应用前景。

Ti₃AlC₂这种三元化合物的合成难度很大，其主要原因是在Ti-Al-C三元相图中，Ti₃AlC₂只占一个很小的稳定区间，原料成分稍有偏差就容易出现Ti-Al，TiC_x，Ti₂AlC等杂质。近年来，科研人员相继发明了一定纯度Ti₃AlC₂的制备方法。主要包括机械合金法，无压烧结法，等静压烧结法，热压烧结法，放电等离子烧结法，自蔓延燃烧合成法，磁控溅射法等。但这些方法都存在操作复杂、烧结温度高于1400℃等缺点，迄今为止，国内外均无操作简单、能降低烧结温度至1000～1250℃并能合成高纯Ti₃AlC₂粉体的研究报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用熔盐法低温烧结制备MAX相陶瓷Ti₃AlC₂粉体的方法，包括：

以TiH₂粉体，Al粉和TiC粉体作为原料粉体，与熔盐混合后，得到混合原料，所述熔盐为 KCl或/和NaCl，优选为KCl；

将所得混合原料置于保护气氛中，在1000～1250℃下烧结一定时间，再经粉碎、清洗和烘干，得到所述MAX相陶瓷Ti₃AlC₂粉体。