一种含碳MAX相材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含碳MAX相材料的制备方法。所述的M为过渡族金属元素；A为主族元素；X为C。采用杵棒‑研钵混合或者真空练泥工艺，将M源粉体和A源粉体的混合粉与一定比例的液态有机碳源混合均匀得到塑性泥料，对该泥料进行热压固化成型，再经无压烧成得到含碳MAX相材料。与现有技术相比，该方法引入的是液态有机碳源，可实现碳组分在坯体内部更均匀的分散，且其残碳率较高，可在升温过程中热解转化为高反应活性的碳组分，有利于高纯度含碳MAX相材料的反应合成。该方法制备工艺简单，对烧成设备要求低，解决了以往技术带来的产物纯度不高和制备成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种含碳MAX相材料的制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料制备
，且特别涉及一种含碳MAX相材料的制备方法。
技术介绍
三元层状陶瓷Mn+1AXn（n=1，2，3）陶瓷（简称为MAX相），其中M是过渡族金属元素（可为Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Sc、Cr和Mo），A是主族元素（可为Si、Al、Ge、Sn、Pb、P、S、Ga、As、Cd、In或Tl），X是C或N元素，这些MAX相同属六方晶系，空间群为P63/mmc。其晶体结构可以描述为M6X八面体与A原子层间隔堆垛。M-X之间主要以强共价键和离子键结合，而M-X和A原子之间的结合比较弱。这种独特的键合方式使MAX相陶瓷兼具金属和陶瓷的某些优良特性，如高强度、高模量、高导电和导热性、良好的高温抗氧化性、化学稳定性和可加工性等，以上优异性能使其在工程和尖端科技领域有着广泛的应用前景。根据n值的不同，MAX相可进一步划分为M2AX、M3AX2、M4AX3，简称为211、312和413相，这其中最多的是211相，其数量接近50种，312相和413相分别为7种和8种。近年来又发现了具有更大n值的M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的MAX相中，M为过渡族金属元素，A为主族元素，X为C。/n

【技术特征摘要】
1.一种含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的MAX相中，M为过渡族金属元素，A为主族元素，X为C。


2.所述的制备方法包括如下步骤：
步骤1：粉体预混
将M源粉体与A源粉体按一定比例均匀混合，经过球磨、干燥、过筛得到M源粉体和A源粉体的预混合粉；
步骤2：预混合粉与液态有机碳源混合
采用杵棒-研钵混合或者真空练泥工艺，将M源粉体和A源粉体的预混合粉与一定比例的液态有机碳源混合均匀得到塑性泥料。


3.步骤3：热压固化成型
将M源粉体、A源粉体和液态有机碳源构成的塑性泥料装入不锈钢模具，利用热压成型机对其进行加热和加压条件下的固化成型，压力为1～100MPa，温度为120～300oC，保温时间为15～60min，得到成型坯体。


4.步骤4：无压烧成
将热压固化成型的坯体放入刚玉坩埚中，在惰性气体氩气保护下无压烧成，烧成温度为1100～1800oC，保温0.1～4h，得到含碳MAX相材料。


5.根据权利要求1所述的含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中M源粉体为至少一种含有M元素的单质或化合物，其中M为过渡族金属元素，M元素选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Sc、Cr、Mo；A源粉体为至少一种含有A元素的单质或化合物，其中A为主族元素，A元素选自Si、Al、Ge、Sn、Pb、P、S、Ga、As、Cd、In、Tl。


6.根据权利要求1所述的含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中液态有机碳源包括酚醛树脂、酚醛型氰酸酯树脂、苯并噁嗪树脂、双马来酰亚胺改性酚醛树脂或者聚芳基乙炔树脂。


7.根据权利要求1所述的含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤1和2中若为M2AX相，则M源粉体、A源粉体与所述液态有机碳源中的残碳的摩尔比为16～10：10～5：18～3；若为M3AX2相，则M源粉体、A源粉体与所述液态有机碳源中的残碳的摩尔比为24～15：11～5：28～8；若为M4AX3相，则M源粉体、A源粉体与所述液态有机碳源中的残碳的摩尔比为32～20：11～5：38～12。


8.根据权利要求1所述的含碳MAX相材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中M源粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军伟，赵金萍，谷兵伟，陈瑶，赵亮，王娜，解磊，乔宁，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13