[发明专利]一种空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据预定的陶瓷成型结构，得到3D打印切片数据；

(2)将陶瓷粉、成型助剂和液体介质混合后球磨，得到浆料，按照所述3D打印切片数据将所述浆料进行3D陶泥打印成型，得到陶瓷坯料；

(3)将步骤(2)所述陶瓷坯料依次进行烘干和烧结，得到空间有序框架结构陶瓷基体；

(4)使用导热润滑材料将步骤(3)所述陶瓷基体进行薄膜覆盖处理；

(5)使用金属熔铸法或粉末冶金法将金属材料与薄膜覆盖处理后的陶瓷基体进行复合，得到空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中陶瓷粉的化学成分包括SiC、B₄C、Si₃N₄、MgO、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、TiO₂、TiB₂和ZrB₂中的一种或多种；所述陶瓷粉的粒度为0.1～5μm。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的成型助剂包括分散剂、润滑剂、塑化剂、粘结剂、消泡剂、超分散剂和超增塑剂；

所述分散剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.2％～2.5％；

所述润滑剂的质量为所述陶瓷粉质量的2％～10％；

所述塑化剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.5％～1.5％；

所述粘结剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.5％～1％；

所述消泡剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.1％～2％；

所述超分散剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.2％～0.5％；

所述超增塑剂的质量为所述陶瓷粉质量的0.2％～0.5％。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的液体介质包括水和/或酒精，所述混合后所得混合物的固含量为40～70vol.％，所述球磨的时间为4～24h。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的烧结为无压烧结，所述无压烧结的温度为1200～2000℃，时间为1～2h。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的导热润滑材料包括碳纳米管、BN和MoS₂中的一种或几种，所述薄膜覆盖处理形成的薄膜厚度为0.1～3mm。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，薄膜覆盖处理后陶瓷基体的气孔率为70～90％，网孔直径为2～5mm，陶瓷密度为2.9～3.6g/cm³，维氏硬度为8～20GPa，抗折强度为0.5～5MPa，抗压强度为5～20MPa，热传导率为85～130W/(m·K)。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的金属熔铸法具体为：将所述金属材料熔融为液体后浇灌填充到薄膜覆盖处理后的陶瓷基体孔隙内，凝固后得到空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料；

所述粉末冶金法具体为：将所述金属材料的粉末填充到薄膜覆盖处理后的陶瓷基体孔隙内，依次经振实和压紧处理，得到预制体，将所述预制体进行真空还原烧结，得到空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料。

9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，采用粉末冶金法时，当真空还原烧结后所得复合材料的理论密度小于80％时，所述真空还原烧结后还包括：将真空还原烧结得到的空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料进行真空熔渗。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的空间有序框架结构陶瓷-金属复合材料。