[发明专利]一种Ti3

说明书

本发明是关于一种Ti₃AlC₂‑树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：将Ti₃AlC₂粉体和粘接剂进行混合，使Ti₃AlC₂粉体粘接在一起，得到Ti₃AlC₂泥；Ti₃AlC₂粉体的直径为200nm‑2μm、厚度为20‑200nm；对Ti₃AlC₂泥进行叠轧处理，使Ti₃AlC₂泥中的Ti₃AlC₂粉体定向排列，得到定向排列结构的Ti₃AlC₂薄坯；将多个定向排列结构的Ti₃AlC₂薄坯堆叠在一起进行压制处理，得到Ti₃AlC₂坯体；对Ti₃AlC₂坯体进行去除有机质处理、烧结处理，得到Ti₃AlC₂骨架；对Ti₃AlC₂骨架进行表面改性；用树脂单体溶液浸渗表面改性后的Ti₃AlC₂骨架，待树脂单体溶液聚合、固化，得到Ti₃AlC₂‑树脂复合材料。本发明主要用于以简单的工艺制备Ti₃AlC₂在树脂基体中定向排列的Ti₃AlC₂‑树脂复合材料；该复合材料具有优异的弯曲强度、断裂韧性、导电性、耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种MAX相陶瓷-树脂复合材料技术领域，特别是涉及一种Ti₃AlC₂-树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷因具有高强度、高硬度、高模量、耐腐蚀、耐磨损、低密度等优点而成为航空航天、装甲防护、轨道交通等热端高温部件最有希望的候选者之一。其中，由于MAX相陶瓷(如：Ti₃AlC₂、Ti₃SiC₂)具有特殊的纳米层状晶体结构特征，使其保留陶瓷的优异力学性能之外还兼具了金属的导电和导热性能。MAX相陶瓷的这一特性引起了研究者的密切关注。但是，MAX相陶瓷同传统的氧化物或氮化物陶瓷一样，较强的共价键使得其脆性较大、断裂韧性较差，在较为苛刻的应力条件下往往出现灾难性失效，这一现象严重影响了其应用范围。所以，在不降低强度的条件下尽可能的提高MAX相陶瓷的断裂韧性成了急需解决的问题。

目前，现有常规技术是通过在MAX相陶瓷基体中添加第二相颗粒、晶须或者纤维来改善其性能；尽管这些方法在一定程度上可以提高断裂韧性，但第二相的引入会出现两相界面结合力弱、热膨胀不匹配等问题。

众所周知，树脂通常具有良好的韧性，将树脂引入到MAX相陶瓷中，形成具有一定结构的MAX相陶瓷-树脂复合材料。在复合材料中，MAX相陶瓷作为强化相，树脂作为韧化相，通过复合材料的特定结构来诱导裂纹的偏转和桥接，增加裂纹扩展阻力，有助于材料沿特定方向实现最优化的力学性能。

现有的一种技术提出Ti₃AlC₂/环氧树脂导电复合材料的制备方法，具体方案如下：采用共混法使得颗粒状Ti₃AlC₂彼此连通，并在环氧树脂基体中分散均匀。但是，Ti₃AlC₂粒径在18μm左右，而较大的粒径会导致微观组织结构粗大，另外，Ti₃AlC₂颗粒之间并未完全连通，存在着明显的缺陷，并且体积分数不超过50％，这两点在很大程度上限制了该复合材料的力学性能，未能达到综合力学性能优异的效果。此外，此复合材料选用颗粒状的Ti₃AlC₂无法实现微观结构定向，无法做到力学性能的最优化。