一种制备高纯度Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体材料的方法，其特征在于制备高纯度Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体材料的方法按如下步骤进行：一、按照摩尔比将２．５～３．３摩尔的钛粉、１．５～２．３摩尔的铝粉和１摩尔的碳粉混合，再加入无水乙醇湿混５～３０小时，自然晾干；二、向混合物料施加１５～４５ＭＰａ的压力１０ｓ，压成预制坯，将预制坯放入模具中，模具与预制坯之间的空隙用石英砂填充，在预制坯的上表面中心点火，进行燃烧反应；三、燃烧结束后１～５ｓ开始施加１５０～５００ＭＰａ的压力，保压１０～１５ｓ，再将反应产物埋入石英砂冷却至室温，即得到Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种Ti2AlC的制备方法。
技术介绍
Ti2AlC是一种新型三元层状化合物。它既具有陶瓷的诸多优点，比如高 模量(杨氏模量277.6GPa，剪切模量118.8GPa)，高强度等，同时也具有金属 的某些性能，比如低硬度，可加工，良好导电导热性能，有较高的损伤容限。 Ti2AlC具有很低的密度(理论密度4.11g/cm2)和优良的抗氧化性能，因此可 以作为高温结构材料使用。Ti2AlC作为新型结构/功能一体化材料在航空、航 天、电子工业和核工业等领域具有广泛应用空间。虽然Ti2AlC具有许多优良 的综合性能及广阔的应用前景，但是Ti2AlC的制备极其困难，使得它的相关 基础研究和应用受到限制。目前，三元层状化合物Ti2AlC块体主要是通过热 压、热等静压等工艺制备而成，以Ti、 AUC3和C为原料，在1300"C， 40MPa 下热等静压30小时获得了的Ti2AlC块体材料；由于Ti2AlC与原料中的A14C3 具有吸湿性，使产物中有一定量的Al203存在，纯度低于93%;而且目前制备 Ti2AlC块体材料的工艺的共同缺点在于制备温度高(1100~1600°C)、反应时间 长(1~30小时)；在制备过程中需要长时间连续加热，消耗了大量的电能；工 艺复杂，需要真空环境或氩气保护；同时经过长时间的加热，材料的组织粗化， 导致其力学性能差。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有制备Ti2AlC块体材料的方法存在反应温度高、反应 时间长、工艺复杂以及制备出的Ti2AlC块体材料力学性能差的问题，而提供 一种制备高纯度Ti2AlC块体材料的方法。本专利技术制备高纯度Ti2AlC块体材料的方法按如下步骤进行 一、按照摩 尔比将2.5~3.3摩尔的钛粉、1.5 2.3摩尔的铝粉和1摩尔的碳粉混合，再加入 无水乙醇湿混5~30小时，自然晾干；二、向混合物料施加15 45MPa的压力 10~15s，压成预制坯，将预制坯放入模具中，模具与预制坯之间的空隙用石英砂填充，在预制坯的上表面中心点火，进行燃烧反应；三、燃烧结束后l~5s 开始施加150~500MPa的压力，保压10~15s,再将反应产物埋入石英砂冷却至 室温，即得到Ti2AlC块体。本专利技术使用的钛粉、铝粉和碳粉的纯度为98°/。以上。本专利技术步骤一中加入无水乙醇作为分散剂使物料混合均匀，使无水乙醇 的液面没过物料；步骤二中点火需要在点火点放置3 7g的点火剂，点火剂为 Ti和C按摩尔比为1 : 1混合的混合粉末、Ti和B按摩尔比为1 : 2混合的混 合粉末或Ti和B4C按摩尔比为3 : 1混合的混合粉末；步骤二中的模具为 《TiC-TiB2/Cu复合材料的自蔓延高温合成研究》中的模具。本专利技术具有以下优点1、工艺成本低，无需长时间高温加热，生产效率 高，主要的工艺过程在5分钟内完成;2、可以获得直径为50mm、高为10 20rnrn 的Ti2AlC块体产品；3、工艺设备简单，维护保养方便；4、产物晶粒细小， 具有良好的综合力学性能，其中弯曲强度大于400MPa，压縮强度约为 lOOOMPa，均远大于热压热等静压工艺制备的Ti2AlC (热压工艺制备的材料的 弯曲强度为275MPa，压縮强度为763MPa;热等静压工艺制备的压縮强度为 540MPa); 5、本专利技术制备的Ti2AlC块体材料的纯度高于98%。附图说明图1为具体实施方式十四制得的Ti2AlC块体的X-射线衍射谱图。 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式制备高纯度Ti2AlC块体材料的方法按如下 步骤进行 一、按照摩尔比将2.5 3.3摩尔的钛粉、1.5 2.3摩尔的铝粉和1摩 尔的碳粉混合，再加入无水乙醇湿混5 30小时，自然晾干；二、向混合物料 施加" 45MPa的压力10s，压成预制坯，将预制坯放入模具中，模具与预制 坯之间的空隙用石英砂填充，在预制坯的上表面中心点火，进行燃烧反应；三、 燃烧结束后l~5s开始施加150 500MPa的压力，保压10 15s，再将反应产物 埋入石英砂冷却至室温，即得到Ti2AlC块体；步骤二中的模具为《TiC-TiB2/Cu 复合材料的自蔓延高温合成研究》中的模具。本实施方式步骤一中加入无水乙醇作为分散剂使物料混合均匀，使无水 乙醇的液面没过物料l~5mm。本实施方式步骤一中的钛粉、铝粉和碳粉的纯度为98%以上。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中 按照摩尔比将2.8-3.0摩尔的钛粉、1.8-2.0摩尔的铝粉和0.9-1.1摩尔的碳粉 混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中 按照摩尔比将2.9摩尔的钛粉、1.9摩尔的铝粉和l.O摩尔的碳粉混合。其它步 骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中 加入无水乙醇湿混10~25小时。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中加入无水乙醇湿混15 20小时。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤一中 加入无水乙醇湿混18小时。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中向混合物料施加20 40MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中向混合物料施加30MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤三中 燃烧结束后施加200~450MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相 同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤三中 燃烧结束后施加250~400MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相 同。具体实施方式i^一本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤三 中燃烧结束后施加300 350MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相 同。具体实施方式十二本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤三 中燃烧结束后施加320MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式十三本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二中点火需要在点火点放置3~7g的点火剂，点火剂为Ti和C按摩尔比为1 : 1 混合的混合粉末、Ti和B按摩尔比为1 : 2混合的混合粉末或Ti和B4C按摩 尔比为3 : l混合的混合粉末。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式十四本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤二 中的模具为《TiC-TiB2/Cu复合材料的自蔓延高温合成研究》中的模具。其它 步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式十五本实施方式制备高纯度Ti2AlC块体材料的方法按如 下步骤进行 一、按照摩尔比将3摩尔的钛粉、2摩尔的铝粉和1摩尔的碳粉 混合，再加入无水乙醇湿混20小时，自然晾干；二、向混合物料施加30MPa 的压力10s，压成预制坯，将预制坯放入模具中，模具与预制坯之间的空隙用 石英砂填充，在预制坯的上表面中心点火，进行燃烧反应；三、燃烧结束后 5s开始施加400MPa的压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备高纯度Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体材料的方法，其特征在于制备高纯度Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体材料的方法按如下步骤进行：一、按照摩尔比将２．５～３．３摩尔的钛粉、１．５～２．３摩尔的铝粉和１摩尔的碳粉混合，再加入无水乙醇湿混５～３０小时，自然晾干；二、向混合物料施加１５～４５ＭＰａ的压力１０ｓ，压成预制坯，将预制坯放入模具中，模具与预制坯之间的空隙用石英砂填充，在预制坯的上表面中心点火，进行燃烧反应；三、燃烧结束后１～５ｓ开始施加１５０～５００ＭＰａ的压力，保压１０～１５ｓ，再将反应产物埋入石英砂冷却至室温，即得到Ｔｉ↓［２］ＡｌＣ块体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赫晓东，朱春城，柏跃磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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