[发明专利]一种金属陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种金属陶瓷复合材料，其特征在于：所述金属陶瓷复合材料由金属外套和多孔陶瓷组成，其中多孔陶瓷为块体材料，所述金属外套通过自蔓延燃烧或粘接工艺包覆在多孔陶瓷外部。

2.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合材料，其特征在于：当金属外套通过自蔓延燃烧工艺包覆在多孔陶瓷外部时，金属外套材料为钢，多孔陶瓷为B₄C/Al₂O₃复相陶瓷。

3.如权利要求2所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：

（1）将Al、碳黑和B₂O₃按9:1:10的重量比，经混合、球磨、干燥、过筛后，得到混合粉体；

（2）将混合粉体填充于垂直放置的钢管中，压实得到预制体；

（3）将预制体放置在水平面上，一端涂抹点火剂，用钨丝在涂抹点火剂的一端点火，在钨丝两端输入220V的交流电压，点燃混合粉体，自蔓延燃烧反应开始；反应完成后得到所述金属陶瓷复合材料。

其中，所述点火剂为乙醚。

4.如权利要求2所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：

（1）将Al、碳黑和B₂O₃按9:1:10的重量比，经混合、球磨、干燥、过筛后，得到混合粉体；

（2）将混合粉体填充于垂直放置的钢管中，压实得到预制体；

（3）将预制体横置在炉腔内，对炉腔抽真空至压强≤10Pa；调节微波烧结炉功率为2～4Kw，开始加热，当炉腔温度达到1100~1200℃时自蔓延燃烧反应开始；关闭电源，反应完成后得到所述金属陶瓷复合材料。

5.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合材料，其特征在于：当金属外套通过粘接工艺包覆在多孔陶瓷外部时，金属外套材料为钢，多孔陶瓷为玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶。

6.根据权利要求5所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：将粘结剂涂覆在金属外套内壁，装入玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶，固化后得到所述金属陶瓷复合材料。

7.根据权利要求6所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述粘接剂为将E-44环氧树脂和E-888固化剂混合后得到，E-44环氧树脂的体积：E-888固化剂的体积=100：20。

8.根据权利要求6所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶的制备方法如下：

（1）制备玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶

1.1 制备二氧化硅溶胶

将正硅酸乙酯和乙醇搅拌混合，在搅拌同时加入氨水，得到二氧化硅溶胶；

其中，正硅酸乙酯的体积：乙醇的体积=1:1，加入氨水的体积为正硅酸乙酯和乙醇的体积总和的50%；

1.2 制备玻璃纤维增强二氧化硅醇凝胶

将玻璃纤维浸入所述二氧化硅溶胶中，搅拌20min以上形成凝胶后，老化24h以上，得到玻璃纤维增强二氧化硅醇凝胶；

其中，玻璃纤维在二氧化硅溶胶中的质量分数为8wt%-20wt%；

1.3 超临界干燥

将玻璃纤维增强二氧化硅醇凝胶置于高压釜中，在高压釜中先通入二氧化碳保护，再通入液态二氧化碳；

所述玻璃纤维增强二氧化硅醇凝胶在二氧化碳中浸泡3~5天后，升温升压到二氧化碳的超临界状态以上，保持2h以上；

保持高压釜温度不变降压至常压，然后降低温度至室温，得到所述玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶；降压速度为1MPa/5min、降温速度为1°C/10min；所述二氧化碳的超临界状态以上，为温度高于31.1°C、压强高于7.93MPa的状态。