CN101717253A - 一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents

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杨海波
周勇
王芬
林营
马晓伟
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一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料及其制备方法，先将质量比0-68.28％的Ti粉、20.67-36.55％Al粉、4.44-8.74％C粉、2.31-59.02％TiO2充分混合；再在混合物中加入总质量0.5-1％硬脂酸钠分散剂，通过高能球磨与烧结反应工艺，低温下制备出Al2O3/Ti2AlC复合材料。该材料纯度较高，杂质含量低，且该方法工艺简单，成本低，易于产业化。

Description

一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属复合材料制造领域，特别涉及一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
新型层状陶瓷材料Ti2AlC以其优异性能吸引了国内外众多学者探索该材料。它们既具有金属的性能，如在常温下具有很好的导热性和导电性、较低的维氏硬度、较高的弹性模量和剪切模量、可进行机械加工，在较高温度下具有塑性；又具有陶瓷的性能，如高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能。但该材料高温强度比较低而限制了其进一步应用，Al2O3/Ti2AlC复合材料综合氧化铝陶瓷和Ti2AlC两者的优点，具有更广泛的应用前景。
目前，这种材料主要以Al2O3和Ti2AlC两种粉体混合进行烧结，或者以Al、C、TiO2为原料在高温下通过还原反应生成Al2O3/Ti2AlC复合材料，但不管那种工艺，都存在反应温度高，含有其它杂质相等缺点，无法大规模产业化生产。因此，如何采取有效的途径，合成高纯Al2O3/Ti2AlC复合材料是今后的研究重点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料及其制备方法，通过高能球磨与烧结工艺，在低温下制备出Al2O3/Ti2AlC复合材料；该材料纯度较高，杂质含量低，且该方法工艺简单，成本低，易于产业化。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其原料重量组成成分为：200-325目的Ti粉占总重量的0-68.28％、100-200目的Al粉占20.67-36.55％、小于325目的C粉占4.44-8.74％、小于325目的TiO2粉占2.31-59.02％和硬脂酸钠分散剂占0.5-1％。
以上原料组分按以下反应方程式进行设计：
(2x-3)Ti+(4+x)Al+xC+3TiO2→xTi2AlC+2Al2O3(1)
通过改变x值就可以合成出不同Al2O3含量的Ti2AlC复合材料，x＝1.5-73.5。如果x大于73.5，则生成的复合材料中Al2O3生成量小于产物质量的2％而起不到增强、增韧Ti2AlC基体的作用。
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，步骤如下：
一、将占总重量0-68.28％的200-325目的Ti粉、20.67-36.55％的100-200目的Al粉、4.44-8.74％的1200目的C粉、2.31-59.02％的小于325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量0.5-1％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨12-24小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中得到的球磨粉体在70-80℃下真空干燥4-5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以1050℃-1150℃，10-35MPa的压力热压烧结1-2小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本发明利用Ti粉、Al粉、C粉以及TiO2粉经高能球磨后，原位反应生成TiC中间物相。这种复合粉体经热压烧结后形成晶相为Al2O3/Ti2AlC的复合材料。由于该材料工艺简单，烧成温度低，结构均匀致密，成本较低。拓宽了该材料的制备工艺。
附图说明
图1为实施例一高能球磨过程的XRD分析结果图。
图2为实施例一1100℃烧结试样的XRD分析结果图。
具体实施方式
实施例一
一种Al2O3/Ti2AlC复合材料，其原料组成为：250目的Ti粉占总重量的64.16％、200目的Al粉占21.63％、1200目的C粉占8.48％、325目的TiO2占5.73％和外加硬脂酸钠分散剂占1.0％。
本实施例的制造方法，包括以下步骤：
一、将占总重量64.16％的250目的Ti粉、21.63％的200目的Al粉、8.48％的1200目的C粉、5.73％的325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量1.0％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨，球磨机的转速为750转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨20小时，形成主晶相为TiC，Al2O3和TiAlO细小复合球磨粉体；
三、将步骤二中得到的球磨粉体在75℃下真空干燥5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在真空条件下以1100℃，12MPa的压力热压烧结1.5小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本实施例所制备的Al2O3/Ti2AlC化合物复合材料，其中Ti2AlC占总重量的95％，Al2O3相占产物总质量5％。该材料高能球磨和热压烧结后的物相组成如图1和图2所示，图1为实施例一高能球磨过程的XRD分析结果，显示主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合粉体；图2为实施例一1100℃烧结试样的XRD分析结果，由图可以看出，该材料主晶相为Ti2AlC及Al2O3，无其它杂质。
实施例二
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其原料重量组成成分为：270目的Ti粉占总重量的68.28％、170目的Al粉占20.67％、1200目的C粉占8.74％％、460目的TiO2粉占2.31％和硬脂酸钠分散剂占1％。
本实施例的制造方法，包括以下步骤：
一、将占总重量68.28％的270目的Ti粉、20.67％的170目的Al粉、8.74％的1200目的C粉、2.31％的460目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量1％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨24小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在80℃下真空干燥4小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气条件下以1050℃，10MPa的压力热压烧结1小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本实施例所制备的Al2O3/Ti2AlC化合物复合材料，其中Ti2AlC占总重量的98％，Al2O3相占产物总质量2％。
实施例三
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其原料重量组成成分为：325目的Ti粉占总重量的56.8％、100目的Al粉占23.33％、1200目的C粉占8.02％、325目的TiO2粉占11.85％和硬脂酸钠分散剂占0.6％。
本实施例的制造方法，包括以下步骤：
一、将占总重量56.8％的325目的Ti粉、23.33％的100目的Al粉、8.02％的1200目的C粉、11.85％的325目的TiO2充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量0.6％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为780转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨18小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在80℃下真空干燥4小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在真空条件下以1120℃，15MPa的压力热压烧结1.8小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本实施例所制备的Al2O3/Ti2AlC化合物复合材料，其中Ti2AlC占总重量的90％，Al2O3相占产物总质量10％。
实施例四
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其原料重量组成成分为：250的Ti粉占总重量的40.53％、200目的Al粉占27.12％、1200目的C粉占6.99％、325目的TiO2粉占25.36％和硬脂酸钠分散剂占0.5％。
本实施例的制造方法，包括以下步骤：
一、将占总重量40.53％的250目的Ti粉、27.12％的200的Al粉、6.99％的1200目的C粉、25.36％的325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入混合物总质量0.5％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨15小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在80℃下真空干燥4.5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气条件下以1120℃，20MPa的压力热压烧结1.8小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本实施例所制备的Al2O3/Ti2AlC化合物复合材料，其中Ti2AlC占总重量的80％，Al2O3相占产物总质量20％。
实施例五
一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其原料重量组成成分为：170目的Al粉占总重量的36.55％、1200目的C粉占4.44％、400目的TiO2占58.01％和硬脂酸钠分散剂占1％。
本实施例的制造方法，包括以下步骤：
一、将占总重量36.55％的170目的Al粉、4.44％的小于1200目的C粉、58.01％的400目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量1％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨12小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在70℃下真空干燥5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在真空条件下以1150℃，25MPa的压力热压烧结2小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
本实施例所制备的Al2O3/Ti2AlC化合物复合材料，其中Ti2AlC占总重量的49.77％，Al2O3相占产物总质量50.23％。

Claims (10)

1.一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其特征在于，其原料重量组成成分为：200-325目的Ti粉占总重量的0-68.28％、100-200目的Al粉占20.67-36.55％、小于325目的C粉占4.44-8.74％、小于325目的TiO2粉占2.31-59.02％和硬脂酸钠分散剂占0.5-1％。
2.根据权利要求1所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其特征在于，其原料组成为：250目的Ti粉占总重量的64.16％、200目的Al粉占21.63％、1200目的C粉占8.48％、325目的TiO2占5.73％和外加硬脂酸钠分散剂占1.0％。
3.根据权利要求1所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其特征在于，其原料重量组成成分为：325目的Ti粉占总重量的56.8％、100目的Al粉占23.33％、1200目的C粉占8.02％、325目的TiO2粉占11.85％和硬脂酸钠分散剂占0.6％。
4.根据权利要求1所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其特征在于，其原料重量组成成分为：250的Ti粉占总重量的40.53％、200目的Al粉占27.12％、1200目的C粉占6.99％、325目的TiO2粉占25.36％和硬脂酸钠分散剂占0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料，其特征在于，其原料重量组成成分为：170目的Al粉占总重量的36.55％、1200目的C粉占4.44％、400目的TiO2占58.01％和硬脂酸钠分散剂占1％。
6.一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、将占总重量0-68.28％的200-325目的Ti粉、20.67-36.55％的100-200目的Al粉、4.44-8.74％的1200目的C粉、2.31-59.02％的小于325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量0.5-1％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为700-800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨12-24小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中得到的球磨粉体在70-80℃下真空干燥4-5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气或真空条件下以1050℃-1150℃，10-35MPa的压力热压烧结1-2小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、将占总重量64.16％的250目的Ti粉、21.63％的200目的Al粉、8.48％的1200目的C粉、5.73％的325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量1.0％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨，球磨机的转速为750转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨20小时，形成主晶相为TiC，Al2O3和TiAlO细小复合球磨粉体；
三、将步骤二中得到的球磨粉体在75℃下真空干燥5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在真空条件下以1100℃，12MPa的压力热压烧结1.5小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
8.根据权利要求6所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、将占总重量56.8％的325目的Ti粉、23.33％的100目的Al粉、8.02％的1200目的C粉、11.85％的325目的TiO2充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量0.6％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为780转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨18小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在80℃下真空干燥4小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在真空条件下以1120℃，15MPa的压力热压烧结1.8小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
9.根据权利要求6所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、将占总重量40.53％的250目的Ti粉、27.12％的200的Al粉、6.99％的1200目的C粉、25.36％的325目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量0.5％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨15小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
三、将步骤二中球磨粉体在80℃下真空干燥4.5小时；
四、将干燥后的粉体装入石墨磨具中，在氩气条件下以1120℃，20MPa的压力热压烧结1.8小时即可得到Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料。
10.根据权利要求6所述的一种Al2O3/Ti2AlC陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，步骤如下：
一、将占总重量36.55％的170目的Al粉、4.44％的小于1200目的C粉、58.01％的400目的TiO2粉充分混合；
二、在上述混合物中加入总质量1％的硬脂酸钠分散剂，采用高能球磨机球磨，球磨机的转速为800转每分钟，料球质量比为1∶10，球磨12小时，形成主晶相为Al2O3、TiAlO、TiC的复合球磨粉体；
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102174682A (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 陕西科技大学 一种(Ti,V)2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102174680A (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 陕西科技大学 一种(Ti,Zr)2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
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CN102181766A (zh) * 2010-12-31 2011-09-14 陕西科技大学 一种（Ti,Cr）2AlC固溶体复合材料及其制备方法
CN102181767A (zh) * 2010-12-31 2011-09-14 陕西科技大学 一种（Ti,Mo）2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN106631169A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 河北工业大学 一种Ti3SiC2/SiC/Al复合材料的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102174682A (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 陕西科技大学 一种(Ti,V)2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102174680A (zh) * 2010-12-31 2011-09-07 陕西科技大学 一种(Ti,Zr)2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102181768A (zh) * 2010-12-31 2011-09-14 陕西科技大学 一种（Ti,Nb）2AlC固溶体复合材料及其制备方法
CN102181766A (zh) * 2010-12-31 2011-09-14 陕西科技大学 一种（Ti,Cr）2AlC固溶体复合材料及其制备方法
CN102181767A (zh) * 2010-12-31 2011-09-14 陕西科技大学 一种（Ti,Mo）2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
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