一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及梯度金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]金屬陶瓷復(fù)合材料是由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金(也叫基體)所組成的復(fù)合材料。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點(diǎn)、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等)及其合金。根據(jù)各組成相所占百分比不同，金屬陶瓷分為以陶瓷為基質(zhì)和以金屬為基質(zhì)兩類。金屬陶瓷復(fù)合材料兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，它密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，不會(huì)因?yàn)轶E冷或驟熱而脆裂。金屬陶瓷既具有金屬的韌性、高導(dǎo)熱性和良好的熱穩(wěn)定性，又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等特性，因此，金屬陶瓷復(fù)合材料得到廣泛地應(yīng)用。
[0003]梯度金屬陶瓷，是指成分與性能沿某一方向呈梯度變化的金屬陶瓷。梯度金屬陶瓷中，金屬含量較高的一側(cè)，具有較好的韌性和較強(qiáng)的塑性變形能力，陶瓷含量較高的一偵牝具有較高的硬度和優(yōu)良的耐磨性。
[0004]梯度金屬陶瓷，可通過粉末冶金、焊接等方法制備。用這兩種方法制備的梯度金屬陶瓷，難以形成連續(xù)梯度，不同成分區(qū)域之間存在界面。界面附近常會(huì)有應(yīng)力集中或者氣孔、裂紋等缺陷，嚴(yán)重?fù)p害材料的力學(xué)性能。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種導(dǎo)熱性好、熱膨脹率低、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的梯度金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法。
[0006]一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括下列各步驟:
[0007]1、預(yù)制A胚體。以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述顆粒原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5: I混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10?40% ;
[0008]I1、預(yù)制B胚體，以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述粉末原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5: I混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50?80% ;
[0009]II1、以常規(guī)擠壓鑄造的方法在I?200MPa下，將A胚體擠壓滲入到B胚體中，形成梯度金屬陶瓷復(fù)合材料。
[0010]優(yōu)化地，所述的金屬顆粒為Al、T1、Fe和/或Cu。
[0011]優(yōu)化地，所述的陶瓷顆粒為Fe203、AlN、Al203、B4C和/或碳纖維。
[0012]優(yōu)化地，所述金屬顆粒的粒度為80目。
[0013]優(yōu)化地，所述陶瓷顆粒的粒度為140目。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，:采用擠壓鑄造方法制備出梯度金屬基陶瓷復(fù)合材料，從而達(dá)到簡(jiǎn)化工藝和降低成本的目的。由于陶瓷顆粒在金屬顆粒中分布均勻，能有效提高該金屬基陶瓷復(fù)合材料抵御沖擊載荷作用的能力。同時(shí)由于陶瓷是很好的隔熱材料，金屬又具有良好的導(dǎo)熱性能，因此由這兩種材料組合制備出的金屬基陶瓷復(fù)合材料具備良好的導(dǎo)熱性和較低的熱膨脹率。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括下列各步驟:
[0016]1、預(yù)制A胚體。以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述顆粒原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5: I混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10?40% ;
[0017]I1、預(yù)制B胚體，以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述粉末原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5: I混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50?80% ;
[0018]II1、以常規(guī)擠壓鑄造的方法在I?200MPa下，將A胚體擠壓滲入到B胚體中，形成梯度金屬陶瓷復(fù)合材料。
[0019]所述的金屬顆粒為Al、T1、Fe和/或Cu。
[0020]所述的陶瓷顆粒為Fe203、A1N、A1203、B4C和/或碳纖維。
[0021]所述金屬顆粒的粒度為80目。
[0022]所述陶瓷顆粒的粒度為140目。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括下列各步驟:
[0025]1、預(yù)制A胚體。以Al、Cu、A1N、A1203、、Fe2O3顆粒為原料，將上述顆粒原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中A1N、A1A、、Fe2O3顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% ；
[0026]I1、預(yù)制B胚體，以Al、Cu、A1N、A1203、、Fe2O3顆粒為原料，將上述粉末原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中A1N、A1A、、Fe2O3顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50% ；
[0027]II1、以常規(guī)擠壓鑄造的方法在10MPa下，將A胚體擠壓滲入到B胚體中，形成梯度金屬陶瓷復(fù)合材料。
[0028]實(shí)施例2
[0029]一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，包括下列各步驟:
[0030]1、預(yù)制A胚體。以Al、Fe、AlN、Al203、、B4C顆粒為原料，將上述顆粒原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為5:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中A1N、A1203、、B4C顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40% ；
[0031]I1、預(yù)制B胚體，以Al、Fe、A1N、A1203、、B4C顆粒為原料，將上述粉末原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為5:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中A1N、A1203、、B4C顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80% ；
[0032]II1、以常規(guī)擠壓鑄造的方法在200MPa下，將A胚體擠壓滲入到B胚體中，形成梯度金屬陶瓷復(fù)合材料。
[0033]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，盡管參照前述實(shí)例施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依據(jù)可以對(duì)前述各實(shí)施例記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ洳糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括下列各步驟: 1.預(yù)制A胚體。以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述顆粒原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10?40% ; I1、預(yù)制B胚體，以金屬顆粒和陶瓷顆粒為原料，將上述粉末原料和粘結(jié)劑按質(zhì)量比為2?5:1混合均勻后混合均勻并充分干燥成為混合料，再利用粉末注射成型工藝制備多孔燒結(jié)胚；其中陶瓷顆粒的質(zhì)量總和在混合料中所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50?80% ; II1、以常規(guī)擠壓鑄造的方法在I?200MPa下，將A胚體擠壓滲入到B胚體中，形成梯度金屬陶瓷復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的金屬顆粒為Al、T1、Fe和/或Cu。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷顆粒為Fe203、A1N、A1203、B4C和/或碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述金屬顆粒的粒度為80目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述陶瓷顆粒的粒度為140目。
【專利摘要】本發(fā)明采用擠壓鑄造方法制備出梯度金屬基陶瓷復(fù)合材料，從而達(dá)到簡(jiǎn)化工藝和降低成本的目的。由于陶瓷顆粒在金屬顆粒中分布均勻，能有效提高該金屬基陶瓷復(fù)合材料抵御沖擊載荷作用的能力。同時(shí)由于陶瓷是很好的隔熱材料，金屬又具有良好的導(dǎo)熱性能，因此由這兩種材料組合制備出的金屬基陶瓷復(fù)合材料具備良好的導(dǎo)熱性和較低的熱膨脹率。
【IPC分類】B22D18-02, B22D23-04
【公開號(hào)】CN104858394
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510282140
【發(fā)明人】楊文澍
【申請(qǐng)人】楊文澍
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日