[发明专利]基于碳氮化物纳米二维材料增韧的结构陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种基于碳氮化物纳米二维材料增韧的结构陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按照预定比例称取碳氮化物纳米二维材料粉末与结构陶瓷粉末；

S2：将氮化物纳米二维材料粉末与结构陶瓷粉末混合均匀；

S3：采用放电等离子烧结技术对步骤S2混合均匀的粉末进行烧结，得到基于氮化物纳米二维材料增韧的结构陶瓷。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的碳氮化物纳米二维材料粉末包括六方氮化硼、石墨相氮化碳、MXene中的至少一种；优选地，其中MXene的化学式为MX_yT_x，其中M为Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta中的至少一种，X为C、N中的至少一种；T为-OH、-O、-H、-F中的至少一种；进一步地，MXene为Ti₃C₂T_x、Cr₃C₂T_x、Ti₂CT_x、Ti₂NT_x、Ta₄C₃T_x、(Ti_0.5,Nb_0.5)₂CT_x、Ti₂(C_0.5,N_0.5)T_x、Zr₃C₅T_x、Hf₂C₅T_x、Mo₂TiC₂T_x、或者(Ti_1-z,V_z)₃C₂T_x。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述结构陶瓷粉末包括碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、硅化物、氧化物中的至少一种；其中碳化物包括SiC、B₄C、TiC、ZrC、TaC、HfC、WC、Mo₂C中的至少一种，氮化物包括BN、Si₃N₄、AlN、TiN中的至少一种，碳氮化物包括B-C-N、Si-B-C-N(-Z)中的至少一种，硼化物包括ZrB₂，硅化物包括MoSi₂、ZrSi中的至少一种，氧化物包括Al₂O₃、ZrO₂、MgO、BeO中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，其中Si-B-C-N(-Z)是指四元的硅硼碳氮陶瓷或者含有高熔点稀有金属的多元的硅硼碳氮系陶瓷；其中高熔点稀有金属包括Zr、Ta或Hf，多元指≥5元。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，Si-B-C-N(-Z)采用机械合金化法或者先驱体裂解法制得。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述碳氮化物纳米二维材料粉末的质量占两种材料粉末总质量的比例为0.1％～10％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中具体采用球磨技术将氮化物纳米二维材料粉末与结构陶瓷粉末混合均匀。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，其中的球磨技术为干法球磨技术或湿法球磨技术，其中采用湿法球磨技术时还对湿法球磨后的粉体浆料进行干燥，干燥方式为真空干燥、冷冻干燥或喷雾干燥。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中的放电等离子技术的烧结温度为1500～2400℃，保温时间为2～10min，保护气氛为氮气或氩气。

10.一种基于碳氮化物纳米二维材料增韧的结构陶瓷，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的制备方法制得。