【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机非金属导电陶瓷，具体涉及一种致密化烧结max相陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
1、三元层状化合物mn+1axn(m为过渡金属，a为ⅲ或ⅳ族元素，x为c、n或b，n＝1、2或3)作为一种新型碳化物、氮化物或硼化物陶瓷材料，由于其化合键兼具共价、离子、金属三者特性，使其兼具金属良好的延展可切削性、导电导热性和陶瓷的高熔点、高温抗氧化性、良好的高温稳定性和抗热震性等优异的性能，使其成为新型的高温结构材料，可应用在化工、机械、电子以及航空航天等高
，近年来备受关注。
2、然而，max相块体材料制备困难，这在很大程度上限制了其在各领域的广泛应用。目前制备max相陶瓷的方法有热压(hp)、热等静压(hip)、放电等离子烧结(sps)等方法，这些方法都需要在较高的温度下，施加较大的压力才能实现max相陶瓷的致密化烧结。这些制备方法成本高、能耗大、难以制备异形件、难以实现规模化生产。为了进一步实现max相陶瓷的应用，降低制备成本和实现大规模生产成为亟待解决的问题。
3、目前max相陶瓷的制备过度依赖压力烧结，sps制备方法均需要模具并且在烧结过程中需要较大的压力、能耗高、难以制备异形件。无压烧结需要较长的烧结温度与烧结时间，无压烧结max相陶瓷时，温度较低则无法制备高致密度的陶瓷，温度较高，则会引起元素流失以及max相的分解，因此很难通过无压烧结的方法制备出高纯度、高致密度的max相陶瓷。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下
2、max相陶瓷的制备方法，所述制备方法包括：将max相基体与烧结助剂混合后得到混合粉末，所述混合粉末经球磨、制坯得到待烧结坯体；所述待烧结坯体经无压烧结得到max相陶瓷。
3、根据本专利技术的实施方案，所述烧结助剂占所述烧结助剂和max相基体的总质量的0.3％-10％，例如为5％。
4、根据本专利技术的实施方案，所述max相基体为粉末。
5、根据本专利技术的实施方案，所述max相基体选自ti2alc、ti3alc2、ti3sic2。
6、根据本专利技术的实施方案，所述烧结助剂为粉末。
7、根据本专利技术的实施方案，所述烧结助剂选自cuo、b2o3、sio2、tio2。
8、根据本专利技术的实施方案，所述max相基体的粉末的粒径选自100-500目，例如为不大于325目。
9、根据本专利技术的实施方案，所述烧结助剂的粉末的粒径选自25μm以下。
10、根据本专利技术的实施方案，所述混合粉末可通过本领域已知的方式进行混合，例如在球磨罐中进行球磨。优选地，所述球磨的时间不做具体限定，例如4h。
11、根据本专利技术的实施方案，在球磨后可任选地进行烘干。
12、根据本专利技术的实施方案，所述制坯具体包括：将所述混合粉末经冷压得到坯体，随时经冷等静压成型，得到待烧结坯体。优选地，所述冷压的是指压力为20-80mpa。优选地，所述冷等静压成型是指在250-300mpa的压力下成型。
13、根据本专利技术的实施方案，所述混合粉末先放入模具中，再进行制坯处理。优选地，所述模具可选用本领域已知的模具，本专利技术中不做具体限定。
14、根据本专利技术的实施方案，所述无压烧结具体包括：将待烧结坯体放入无压烧结炉中，在惰性气氛或真空条件下，升温至1200-1300℃，随后保温1-2h后完成烧结，冷却。优选地，所述冷却可选用本领域已知的冷却方式，例如为自然降温。
15、根据本专利技术的实施方案，所述无压烧结炉是指烧结过程中采用不施加压力的烧结设备，优选地，所述无压烧结炉例如可为管式炉、马弗炉、微波烧结炉、热压烧结炉(不启用加压系统)等。
16、根据本专利技术的实施方案，所述惰性气氛例如为氮气、氩气、氦气等。
17、根据本专利技术的实施方案，所述无压烧结的升温速率为1～10℃/min，示例性为1℃/min、5℃/min、10℃/min。
18、本专利技术还提供一种max相陶瓷，所述max相陶瓷通过上述制备方法制备得到。
19、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的原料包括烧结助剂和max相基体，所述烧结助剂和max相基体具有如上文所述的含义。
20、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的原料中，所述烧结助剂占所述原料的总质量的0.3％-10％，例如为5％。
21、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的形状可选用本领域已知的形状和尺寸，例如为圆片(例如为图1或图3所示的圆片)。示例性地，所述max相陶瓷的圆片直径为20-25mm。
22、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的致密度为95％以上，优选为97％以上，例如为97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％。
23、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的维氏硬度为3gpa以上，例如为3-5gpa，又例如为4.12gpa、4.23gpa、4.37gpa、3.51gpa。
24、根据本专利技术的实施方案，所述max相陶瓷的弯曲强度为300mpa以上，例如为300mpa-700mpa，又例如为656.2mpa、661.5mpa、471.3mpa、375.2mpa。
25、本专利技术还提供一种高温结构材料，所述高温结构材料包括上述max相陶瓷。
26、本专利技术还提供上述max相陶瓷和/或高温结构材料在导热、导电、航空航天领域中的应用。
27、有益效果
28、(1)本专利技术以cuo、b2o3、sio2、tio2为烧结助剂对max相陶瓷进行烧结，在烧结时，烧结助剂与max相陶瓷基体形成液相，液相中扩散传质阻力小，流动传质速率快，增大了max相陶瓷的流动性，故可以在无压、较低的烧结温度下制备高致密度的max相陶瓷。因此，本专利技术解决了max相陶瓷无压烧结时制备温度高的问题以及hp、sps等方法需要较大压力的问题。
29、(2)本专利技术可以制备复杂的高致密度的max相陶瓷异形件，促进了max相陶瓷的应用。
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1.MAX相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将MAX相基体与烧结助剂混合后得到混合粉末，所述混合粉末经球磨、制坯得到待烧结坯体；所述待烧结坯体经无压烧结得到MAX相陶瓷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂占所述烧结助剂和MAX相基体的总质量的0.3％-10％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为粉末。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在球磨后可任选地进行烘干。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无压烧结具体包括：将待烧结坯体放入无压烧结炉中，在惰性气氛或真空条件下，升温至1200-1300℃，随后保温1-2h后完成烧结，冷却。
6.一种MAX相陶瓷，其特征在于，所述MAX相陶瓷通过权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的MAX相陶瓷，其特征在于，所述MAX相陶瓷的原料包括烧结助剂和MAX相基体。
8.根据权利要求6或7所述的MAX相陶瓷，其特征在于，
9.一种高温结构材料，其特征在于，所述高温结构材料包括权利要求6-8任一项所述的MAX相陶瓷。
10.权利要求6-8任一项所述的MAX相陶瓷和/或权利要求9所述的高温结构材料在导热、导电、航空航天领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.max相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将max相基体与烧结助剂混合后得到混合粉末，所述混合粉末经球磨、制坯得到待烧结坯体；所述待烧结坯体经无压烧结得到max相陶瓷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂占所述烧结助剂和max相基体的总质量的0.3％-10％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为粉末。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在球磨后可任选地进行烘干。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无压烧结具体包括：将待烧结坯体放入无压烧结炉中，在惰性气氛或真空条件...
【专利技术属性】
技术研发人员：白致铭，苏金宝，王博，李进成，郭洪波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学合肥创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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