[发明专利]一种Ti3SiC2金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明公布了一种Ti₃SiC₂金属陶瓷材料，采用的技术方案是由以下各原料的摩尔比组成：Ti:Si:TiC=1:1.2:2，用这样的配比目的是为了弥补高温下Si的损失，又增加了0.2mol Si，经过配料、球磨、烘干、烧结而成。利用热压烧结炉进行烧结，本发明具有工艺简单、制备周期短、成本低等优点，且该方法具有陶瓷纯度高的优点。另外本发明制备的金属陶瓷有利于陶瓷不易破碎，同时由于Ti₃SiC₂具有特殊的晶体结构，使其兼具金属、陶瓷的优良性能。本发明工艺简单、成本低、产物纯度高。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷技术领域，具体涉及一种Ti₃SiC₂金属陶瓷的制备方法。

背景技术

Ti₃SiC₂是新型可加工陶瓷材料 MAX 相的典型代表，这类材料集金属和陶瓷的诸多优良性能于一身，像金属材料一样具有良好的导电性、导热性和可加工性。也具有陶瓷材料良好的耐腐蚀性抗氧化性和高温稳定性，Ti₃SiC₂还具有超低摩擦系数，可以与现在的固体润滑剂相媲美，在自润滑领域有着广阔的前景。而且为了能充分应用 Ti₃SiC₂的诸多优良性能，扩大这种材料的工业应用领域，众学者专家开始研究制备各种 Ti₃SiC₂金属陶瓷。Ti₃SiC₂由于具有层状结构的特征，这种结构类似于传统固体润滑剂石墨，赋予了其自润滑特性，因而有非常好的摩擦性能，同时Ti₃SiC₂还具有陶瓷和金属的许多优良特性。

目前制备Ti₃SiC₂的方法鲜有报道，更多集中在脉冲放电烧结法、高温自蔓延合成法、放电等离子烧结法中，很少用热压烧结法制备Ti₃SiC₂。

Coto等以 TiCl₄、SiCl₄、CH₄和 H₂为原料，用化学气相沉积法在 1300℃制备了Ti₃SiC₂，其晶粒大小为100～200μm，材料中含有TiSi₂杂质。Racault等以TiCl₄、SiCl₄、CH₄和H₂气体的混合物制备了 Ti₃SiC₂，其形貌为小片状或针状，晶粒大小是 0. 05～1μm ，并有少量的 TiC_X出现。该方法实验条件比较苛刻，反应控制比较困难。

Pamuph等人采用高温自蔓延合成法成功制备了Ti₃SiC₂材料，烧结原料是Ti粉、Si粉、C粉，烧结温度为1050～1200℃，烧结气氛是在氩气保护中。高温自蔓延合成法法合成的温度低，反应复杂，反应温度和反应程度难以控制，且材料中存在TiC、SiC等杂质相，导致其试样的相对密度低于95%。

周卫兵等在烧结温度为1250℃—1300℃，30MPa的压力下，以Ti粉、TiC粉、Si粉为原料，Al作为烧结助剂，利用脉冲电流烧结法成功制备了高纯度高致密的Ti₃SiC₂陶瓷材料，该方法具有反应升温速度快，烧结温度低的特点。

鉴于以上缺陷，实有必要提供一种Ti₃SiC₂陶瓷材料的制备方法已解决以上技术问题。

发明内容