[发明专利]一种增强型金属陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种增强型金属陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。

金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类，金属基金属陶瓷通常具有高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好等特点，因此常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。陶瓷基金属陶瓷主要可以细分为以下几种类型：氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、氮化物基金属陶瓷、硼化物基金属陶瓷、硅化物基金属陶瓷。

由于金属陶瓷使用环境的特殊性，其硬度，韧性和延伸率等性能的不足极大地限制了其发展。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种增强型金属陶瓷复合材料及其制备方法，制得的复合材料硬度高，冲击韧性好，延伸率高，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。

本发明采用的技术方案是：一种增强型金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土78-91份、石蜡12-25份、硬脂酸12-25份、玻璃纤维2-11份、色母粒4-10份、棕榈酸异丙酯3-15份、云母9-20份、碳酸镁5-14份、铜粉3-21份。

优选的，一种增强型金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土81-88份、石蜡15-20份、硬脂酸15-20份、玻璃纤维3-7份、色母粒6-9份、棕榈酸异丙酯6-12份、云母12-16份、碳酸镁8-13份、铜粉5-16份。

更优选的，一种增强型金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土85份、石蜡17份、硬脂酸17份、玻璃纤维5份、色母粒8份、棕榈酸异丙酯10份、云母14份、碳酸镁11份、铜粉12份。

优选的，上述石蜡和硬脂酸的质量份比为1:1。

一种增强型金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述质量份，黏土、石蜡、硬脂酸、玻璃纤维、色母粒、棕榈酸异丙酯、云母、碳酸镁和铜粉混合后粉碎，经干法球磨后得到粉料；

(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为260-320℃，压力为48-60MPa，模温为75-95℃，得到坯料；

(3)将步骤(2)所得坯料在1500-1800℃条件下烧结2-4h，保温，在2000-2300℃条件下烧结0.5-2.5h，随炉冷却后即得。

优选的，上述步骤(1)中球磨时间为1-3h。

优选的，上述步骤(2)压制成型过程在氮气环境中进行。

优选的，上述步骤(3)中保温时间为0.5-3h。

有益效果：本发明制得的复合材料硬度在65-67HRB之间，冲击韧性在563-582J/cm²之间，延伸率在42-43％之间，由于组分之间的协同作用，硬度高，冲击韧性好，延伸率高，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。

具体实施方式

实施例1

一种增强型金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土78份、石蜡12份、硬脂酸12份、玻璃纤维2份、色母粒4份、棕榈酸异丙酯3份、云母9份、碳酸镁5份、铜粉3份。

制备方法：

(1)按上述质量份，黏土、石蜡、硬脂酸、玻璃纤维、色母粒、棕榈酸异丙酯、云母、碳酸镁和铜粉混合后粉碎，经干法球磨1h后得到粉料；

(2)将步骤(1)所得粉料在氮气环境中压制成型，其中温度为260℃，压力为48MPa，模温为75℃，得到坯料；

(3)将步骤(2)所得坯料在1500℃条件下烧结2h，保温0.5h，在2000℃条件下烧结0.5h，随炉冷却后即得。

实施例2

一种增强型金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土91份、石蜡25份、硬脂酸25份、玻璃纤维11份、色母粒10份、棕榈酸异丙酯15份、云母20份、碳酸镁14份、铜粉21份。

制备方法：

(1)按上述质量份，黏土、石蜡、硬脂酸、玻璃纤维、色母粒、棕榈酸异丙酯、云母、碳酸镁和铜粉混合后粉碎，经干法球磨3h后得到粉料；

(2)将步骤(1)所得粉料在氮气环境中压制成型，其中温度为320℃，压力为60MPa，模温为95℃，得到坯料；

(3)将步骤(2)所得坯料在1800℃条件下烧结4h，保温3h，在2300℃条件下烧结2.5h，随炉冷却后即得。

实施例3