[发明专利]一种银与MAX相高温润湿性的调控方法

说明书

本发明公开了一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，属于金属‑陶瓷界面润湿技术领域，本发明通过调整M_n+1AX_n相组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)改变MAX相表面性质，最终达到调控Ag与MAX润湿行为的目的，使得二者呈现从润湿(润湿角90°)到不润湿(润湿角90°)的状态变化。该技术对于开发高性能、无镉环保的Ag‑MAX电接触材料具有重要意义。

技术领域

本发明属于金属-陶瓷界面润湿技术领域，具体涉及一种银与MAX相高温润湿性的调控方法。

背景技术

Ag基电触头材料广泛应用于低压电路中，被成为“万能触头”的Ag-CdO因为Cd毒问题已被禁止使用，而一些无Cd触头材料也各自具有局限性，不能完全取代CdO。因此，开发性能优异且环保的新型增强相是Ag基触头材料的一个重要的研究方向。

近年来，一种新型的导电陶瓷MAX相进入人们视野，由于复杂的键合结构，所以MAX相罕见地兼具金属和陶瓷特性，其诸多优异性能也非常契合Ag基电接触材料增强相的要求。目前课题组前期已通过粉末冶金的方法制备Ag/Ti₃AlC₂、Ag/Ti₂AlC、Ag/Ti₂SnC、Ag/Ti₃SiC₂复合材料，并发现Ag-Ti₃AlC₂的抗电弧侵蚀性能可以媲美Ag-CdO，所以Ag-MAX材料在低压电接触领域具有显著的应用潜力。

在Ag基触头材料中，Ag与增强相之间的润湿性对于触头材料的性能具有重要影响：①Ag会在电弧放电产生的高温下形成Ag熔池，Ag与增强相之间良好的润湿性可以增加熔池粘度，降低Ag的飞溅，从而提高电触头材料的抗材料转移性能；②当温度逐渐冷却下来，良好的润湿性可以提高界面结合强度，减少空洞或者微裂纹等缺陷，从而提高电触头材料的耐电弧侵蚀性能。

界面润湿性包括反应性润湿与非反应性润湿，研究发现对于Ag-MAX体系，MAX相的基体性质决定其余Ag之间的高温润湿性。本发明通过调整M_n+1AX_n相组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)改变MAX相表面性质，最终达到调控Ag与MAX润湿行为的目的，使得二者呈现从润湿(润湿角90°)到不润湿(润湿角90°)的状态变化。该技术对于开发高性能、无镉环保的Ag-MAX电接触材料具有重要意义。

发明内容：

技术问题：本发明的目的在于提出一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，针对金属银与MAX材料高温润湿性的调控问题，提出了通过调整M_n+1AX_n相组分(M、A、X位置元素)或结构(n值)改变MAX相表面性质，最终达到调控Ag与MAX润湿行为的目的，使得二者呈现从润湿(润湿角90°)到不润湿(润湿角90°)的状态变化。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种银与MAX相高温润湿性的调控方法，包括如下步骤：

S1：以MAX相粉末为原料，通过放电等离子技术烧结制备高纯、致密的MAX基体材料；

S2：用座滴法测试MAX相与Ag的高温润湿性；

S3：通过调整M_n+1AX_n相组分或者结构实现润湿性调控。

进一步地，步骤S1中，MAX相粉末纯度大于97％，粒径5-75μm；放电等离子烧结工艺：5-50℃/min的升温速率加热到1200-1550℃，保温10-120min，烧结过程中施加压力10-50MPa；制备的MAX块体材料相对密度大于95％。