[发明专利]一种钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛‑硅‑碳增强型氧化铝基多相复合材料及其制备方法。将钛粉、氧化铝粉和碳化硅粉按一定体积比称量，以酒精为分散介质，氧化铝球为球磨介质，充分混合后干燥得到混合粉料；将混合粉料置于真空热压炉中以一定压力、升温速率、烧结温度、保温时间进行热压烧结。鉴于热压条件下氧化铝基多相复合材料中的Al₂O₃和Ti在高温下发生强烈的界面反应，生成钛铝金属间化合物，尤其是TiAl和Ti₃Al，会降低材料的性能。本发明通过掺加SiC颗粒，与Ti发生反应，生成新的化合物TiC、Ti₃SiC₂等增强增韧物质，同时半熔融的Si填充于材料的部分孔隙中，从而获得相对密度高，硬度、韧性、强度大的氧化铝基多相复合材料。

技术领域

本发明属于碳化物掺加陶瓷基金属复合材料的制备技术领域，涉及一种钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料及其制备方法。

背景技术

近些年，金属陶瓷复合材料的研究备受关注，其中Al₂O₃陶瓷是应用最广泛的陶瓷材料之一。氧化铝基陶瓷复合材料有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高硬度等特点，且具备优越的抗氧化性和化学稳定性，价格低廉，资源丰富。目前已被广泛应用于航空航天、医疗、汽车发动机、电子元件、机械材料等领域。但氧化铝陶瓷的韧性较低，限制了其生产应用。

目前，三元的碳化物以及氮化物陶瓷因其本身特殊的层状结构而含有优异的性能，不仅有陶瓷特性，同时还包含金属特性，改善了陶瓷的脆性，提高了韧性，而Ti₃SiC₂是三元碳化物中的最受瞩目的陶瓷材料之一，三元Ti₃SiC₂材料的机械性能优越，在高温下有着良好的抗氧化性。但Ti₃SiC₂增强氧化铝的多相复合材料存在硬度、相对密度较低的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种钛-碳增强型氧化铝基多相复合材料，具有相对密度高，硬度、韧性、强度大等优点。

同时，本发明还提供了上述钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料的制备方法。

本发明技术方案如下：

一种钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）混合粉料的制备：将按体积比40：40～50：10～20量取钛粉、氧化铝粉和碳化硅粉，以酒精为分散介质，粉料与酒精体积比为1：6，氧化铝球为球磨介质，球磨4h，球磨后的料浆置于70℃干燥24h，充分干燥为粉料后，过50目筛，得到混合粉料；

2）真空热压烧结：将混合粉料置于真空热压炉中，在20～60MPa压力下，1400～1800℃热压烧结1～5h，得钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料。

步骤1）中，所述的碳化硅粉占所用粉料总体积比为10~20%；

步骤1）中，所述的钛粉、氧化铝粉和碳化硅粉体积比优选40:40:20；

步骤1）中，所述的钛粉的粒径为0.5～2μm，氧化铝粉的粒径为0.5～3μm，碳化硅粉的粒径为0.5～2μm。

步骤2）中，所述的烧结，升温速率为5～20℃/min。

步骤2）中，真空热压炉中，优选30MPa压力下，1600℃热压烧结2h。

一种上述方法制备的钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料。

所述的钛-硅-碳增强型氧化铝基多相复合材料，由以下质量百分含量的成分组成：钛45～47%，硅5～12%，碳3～5%，氧17～36 %，余量为铝；