本发明专利技术涉及多孔导电陶瓷，具体为一种具有贯通孔结构的多孔导电ＭＡＸ相（Ｔｉ３ＳｉＣ２、Ｔｉ３ＡｌＣ２或Ｔｉ２ＡｌＣ）陶瓷及其制备方法和用途。多孔陶瓷孔隙率在２０－６５％之间可调，且该类陶瓷具有贯通的孔结构，开口气孔率在８５％以上。制备方法：以ＭＡＸ相陶瓷粉为原料，成型后，在气氛炉内无压烧结得到多孔陶瓷，烧结温度１２００－１４００℃，烧结时间０．５－３小时。无压烧结法制备的具有贯通孔结构的ＭＡＸ相导电陶瓷可用作汽车尾气净化用催化剂载体材料。本发明专利技术可以通过优化成型压力、烧结温度和时间精确控制孔隙率，解决在烧结过程中出现液相，生成的孔有大量的闭合气孔等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多孔导电陶瓷，具体为一种具有贯通孔结构的多孔导电MAX相 (Ti3SiC2、 Ti3AlC2或Ti2AlC)陶瓷及其制备方法和用途。
技术介绍
如今，汽车数量迅速增加，导致汽车尾气的排放量与日倶增。尾气中的一氧化碳 (C0)、碳氢化合物((;Hy)、氧氮化合物(NO》、二氧化硫、固体颗粒及醛类等物质有强烈剌激 性的味道或有致癌作用，已经成为重要的大气污染源。 为减少尾气的污染，主要采用尾气再循环、延迟点火时间等机内净化措施和高效 催化技术等机外措施。高效催化技术是在尾气排出气缸进入大气前将CO、 CxHy、 N0X转化为 C02、H20、N2。所采用的三元催化转化器由外壳、载体和催化剂三部分组成。其中载体是重 要的部分，有陶瓷载体和金属载体两种。目前，大量使用的是蜂窝状整体式陶瓷载体，其材 料为堇青石、莫来石、a 41203、氧化锆、钛酸铝、二氧化钛、富铝红柱石、透锂长石、锂辉石、 硅铝酸盐及硅酸镁等传统陶瓷。除了广泛使用的陶瓷载体外，由不锈钢或合金材料制作的 金属箔载体逐渐进入人们的视野。与陶瓷载体相比，导电金属箔可以电加热，能减少汽车冷 启动时间，显著降低了启动时有害气体的排放量。尽管金属箔载体性能优良，但成型工艺复 杂，尤其是载体与催化剂活性层附着性差。 目前，正在使用的催化剂载体面临的主要问题是传统陶瓷载体不导电或导电性 差，不易电加热，且抗热震性能不好；金属箔载体导电性好，可以电加热，但与催化剂活性层 热膨胀系数差别大，活性层容易从载体上剥落。 MAX相陶瓷(如Ti3SiC2、 Ti3AlC2、 Ti2AlC)含有共价键和金属键，集成了陶瓷和金 属的优点，如高的机械强度、优异的抗热震性和良好的导电性和易加工性能。这些性能恰 好同时克服了传统陶瓷载体和金属箔载体的不足，使得MAX相陶瓷GnTi3SiC2、Ti3AlC2、 Ti2AlC)作为催化剂载体材料具有广泛的应用前景。但到目前为止，国内外对多孔MAX相 陶瓷的研究报道十分有限。现有的制备多孔MAX相陶瓷的方法采用反应烧结的途径(文 献1， S. A. Firstov， E. P. Pechkovsky. Powder Metal 1. Met. Ceram. 42 :424 (2003);文献2， Z. M. S皿，A. M訓gaiah， T. Zhen， A. G. Zhou， M. W Barso咖.Acta Mater. ， 53 :4359 (2005))。 由于在烧结的过程中有液相生成，生成的孔有大量的闭合气孔，若用作催化剂载体材料，将 会减少催化剂活性层在载体孔壁上的有效利用面积。为获得具有贯通孔结构的多孔MAX相 陶瓷(如Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2AlC)，避免在烧结过程中出现液相是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备具有贯通孔结构的多孔导电MAX相(Ti3SiC2、 Ti3AlC2、Ti2AlC)陶瓷及其制备方法，并提出其用途，解决在烧结过程中出现液相，生成的孔 有大量 闭合气孔等问题。 本专利技术的技术方案是 —种多孔导电MAX相陶瓷，通过无压烧结多孔导电MAX相陶瓷具有贯通孔结构，气 孔率在20-65%之间，开口气孔率在85% -100%。 所述多孔导电MAX相陶瓷的制备方法，以MAX相陶瓷粉为原料，成型后，在气氛炉 内无压(即常压)烧结得到多孔陶瓷，升温速率5-2(TC /min，烧结温度1200-1400°C，烧结 时间0. 5-3小时。从而，通过无压烧结制备出具有贯通孔结构的多孔导电MAX相陶瓷。 所述MAX相陶瓷为Ti3SiC2、 Ti3AlC2或Ti2AlC。 所述成型为冷压成型或冷等静压成型。其中，冷压成型是在20-60MPa压力、5-20 分钟下成型；冷等静压成型是在50-200MPa压力、5-20分钟下成型。 所述无压烧结在氩气或真空气氛中进行。 所述多孔导电MAX相陶瓷的用途，通过无压烧结法制备的具有贯通孔结构的MAX 相导电陶瓷可用作汽车尾气净化用催化剂载体材料。 本专利技术的优点是 1 、本专利技术方法可制备多孔MAX相导电陶瓷。 2、本专利技术制备的多孔MAX相陶瓷的孔具有贯通的孔结构，开孔气孔率在85X以 上。 3、本专利技术制备的多孔MAX相陶瓷，可通过优化成型压力、烧结温度和烧结时间精 确控制孔隙率，孔隙率在20-65%之间可调。附图说明 图1. Ti3SiC2在120(TC烧结后的照片。 图2. Ti3SiC2在130(TC烧结后的照片。具体实施例方式下面通过实施例详述本专利技术。 实施例1. Ti^i(^粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨2小时，在室温晾干，然后在 25MPa压力下冷压5分钟成型。冷压成型后的坯体放入气氛炉内烧结2小时。气氛为氩气， 升温速率l(TC /min，烧结温度1200°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷，烧结后孔隙率 54%，开孔气孔率98%。烧结后，多孔陶瓷较好地保持了坯体的外形，如图l所示。 实施例2. Ti3AlC2粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨10小时，在室温晾干，然后在 200MPa压力下冷等静压20分钟成型。冷等静压成型后的坯体放入气氛炉内烧结0. 5小时。 气氛为氩气，升温速率10°C /min，烧结温度1400°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷，烧 结后孔隙率20 % ，开孔气孔率85 % 。 实施例3. TkAlC粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨5小时，在室温晾干，然后在20MPa 压力下冷压10分钟成型。冷压成型后的坯体放入气氛炉内烧结0.5小时。气氛为真空(真 空度为10—乍a)，升温速率5。C /min，烧结温度1200°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷， 烧结后孔隙率60 % ，开孔气孔率98 % 。 实施例4. Ti^i(^粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨2小时，在室温晾干，然后在 25MPa压力下冷压20分钟成型。冷压成型后的坯体放入气氛炉内烧结2小时。气氛为氩 气，升温速率l(TC /min，烧结温度1300°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷，烧结后孔隙 率46%，开孔气孔率95%。烧结后，多孔陶瓷很好地保持了坯体的外形，如图2所示。 实施例5. 11^化2粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨1小时，在室温晾干，然后在 40MPa压力下冷压15分钟成型。冷压成型后的坯体放入气氛炉内烧结3小时。气氛为氩 气，升温速率15°C /min，烧结温度1350°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷，烧结后孔隙 率36%，开孔气孔率92%。 实施例6. TkAlC粉(粒度2-5微米)在行星球磨罐中湿磨5小时，在室温晾干，然后在30MPa 压力下冷压5分钟成型。冷压成型后的坯体放入气氛炉内烧结l小时。气氛为氩气，升温 速率2(TC /min，烧结温度1300°C。从而，获得多孔导电的MAX相陶瓷，烧结后孔隙率45% ， 开孔气孔率95%。 实施例结果表明，本专利技术可以通过优化成型压力、烧结温度和时间精确控制孔隙 率，通过无压烧结法制备的具有贯通孔结构的MAX相导电陶瓷可用作汽车尾气净化用催化 剂载体材料。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔导电ＭＡＸ相陶瓷，其特征在于：通过无压烧结多孔导电ＭＡＸ相陶瓷具有贯通孔结构，气孔率在２０－６５％之间，开口气孔率在８５％－１００％。
【技术特征摘要】
一种多孔导电MAX相陶瓷，其特征在于通过无压烧结多孔导电MAX相陶瓷具有贯通孔结构，气孔率在20-65％之间，开口气孔率在85％-100％。2. 按照权利要求1所述的多孔导电MAX相陶瓷的制备方法，其特征在于所述MAX相陶瓷为Ti3SiC2、 Ti3AlC2或Ti2AlC。3. 按照权利要求1所述的多孔导电MAX相陶瓷的制备方法，其特征在于以MAX相陶瓷粉为原料，成型后，在气氛炉内无压烧结得到多孔陶瓷，升温速率5-20°C /min，烧结温度1200-140(TC，烧结时间0. 5-3小时；从而，通过无压烧结制备出具有贯通孔结构的多孔导电MA...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓辉，周延春，张小文，陈继新，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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