[发明专利]多尺度陶瓷／金属复合耐磨材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料，其特征在于：以泡沫陶瓷/金属双 连续相复合材料为耐磨基元、以高韧性金属为约束框架，泡沫陶瓷/金属双连续相 复合材料和高韧性金属通过铸造方法复合成耐磨材料。

2.按权利要求1所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料，其特征在于：泡沫 陶瓷/金属双连续相复合材料是泡沫陶瓷与金属在微米和毫米两个尺度上的材料 复合，泡沫陶瓷/金属双连续相复合材料与高韧性金属约束框的复合，是在进行泡 沫陶瓷与金属复合时同时实现的两种材料在厘米尺度上的结构复合。

3.按权利要求1所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料，其特征在于：泡沫 陶瓷/金属双连续相复合材料是泡沫陶瓷与金属在毫米尺度上的材料复合，泡沫陶 瓷/金属双连续相复合材料与高韧性金属约束框的复合，是在进行泡沫陶瓷与金属 复合时同时实现的两种材料在厘米尺度上的结构复合。

4.按权利要求1所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：将泡沫陶瓷镶嵌到高韧性金属约束框内，利用常压铸造、挤压铸造、真空 铸造或负压吸铸方法，使熔融的金属进入到泡沫陶瓷中的三维连通网孔内，实现 泡沫陶瓷与金属从微米到毫米再到厘米三个尺度的复合，或者实现泡沫陶瓷与金 属从毫米到厘米两个尺度的复合。

5.按权利要求4所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：所述泡沫陶瓷是泡沫碳化硅、泡沫氮化硅、泡沫氧化铝、泡沫氧化锆或泡 沫玻璃，网孔的平均尺寸为：0.5mm-5mm，泡沫陶瓷的体积分数为：5％-70％， 平均晶粒尺寸在10nm-300μm；泡沫陶瓷是致密的或多孔的泡沫陶瓷骨架。

6.按权利要求4所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：所述熔融的金属是铸铁、铸钢、铜合金、铝合金或铸造镁合金。

7.按权利要求5所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：铸铁是球墨铸铁或灰铁，铸钢是铸造碳钢或铸造合金钢，铜合金是铸造锡 青铜、铝青铜或铅青铜，铝合金是铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金或铝锌合金。

8.按权利要求4所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：高韧性金属约束框是单孔或多孔结构，孔形是方形、圆形、六边形或其它 多边形，高韧性金属约束框为通孔或半通孔；对于半通孔，孔底面有一个或数个 倒锥形小孔；约束框壁厚或孔壁厚根据需要设计成泡沫陶瓷最大横向尺寸的 1/100-1/2；约束框的材质是钢、铜合金或铝合金；约束框采用精密铸造、计算机 辅助快速成型以及机加工方法获得。

9.按权利要求8所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特征 在于：钢框材质是16Mn钢、20#钢、35#钢、45#钢或其它结构钢；铜合金框材质 是锡青铜、铝青铜或铅青铜框；铝合金框材质是铝硅合金、铝铜合金或铝镁合金。

10.按权利要求4所述的多尺度陶瓷/金属复合耐磨材料的制备方法，其特 征在于：在泡沫陶瓷网孔内填加陶瓷粉，陶瓷粉是SiC、SiO₂或Al₂O₃，粒度为： 200nm-1mm，加入量为泡沫陶瓷重量的0wt％-50wt％，加入方法为：将陶瓷粉灌 入泡沫陶瓷网孔中，通过机械振动的方法将陶瓷粉振实。