[发明专利]一种周期微桁架结构的陶瓷骨架增强金属复合材料

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷-金属复合材料制备技术领域，特别涉及一种制备周期微桁架结构陶瓷骨架增强金属复合材料的制备方法?

背景技术

随着现代航空航天、交通运输等领域的快速发展，结构振动和噪声问题越来越受关注，特别是在不影响高速列车制动性能前提下对制动盘和闸片减震降噪的要求越来越高。一些功能与结构一体化的新型材料，如点阵材料、蜂窝夹层结构材料、格栅材料等，因其显著的减震降噪和卓越的摩擦学性能而吸引了国内外诸多学者的研究。它们均是由若干相同的单胞结构按照相同的方式在一定方向连接形成周期结构，具有孔隙率高、质量超轻、比强度和比刚度高、抗冲击能力强，吸能降噪性能显著等优点，被广泛应用于各个工业领域。具有代表性的周期微桁架结构有叠层结构、全三角点阵结构、八面体结构、Kagome结构、四面体和四棱锥点阵夹芯结构等。通常周期微桁架复合材料可以由周期微桁架金属为增强体与填充于其间的粘弹性材料（主要包括碳、石墨、橡胶、树脂、泡沫等非金属）复合而成，是一种高阻尼复合材料，为控制振动、噪声提供了广阔的发展空间。此外，周期微桁架复合材料还可以由周期微桁架金属为增强体与填充于其间的金属材料（主要包括铝、镁、铜，钢与其合金）复合而成。发明专利201010527869.3《用于微桁架泡沫材料加工的动态遮蔽方法》，201010527906.0《用于微桁架泡沫材料加工的动态投射方法》和201110032702.4《微桁架加工工艺的光约束方案》等涉及一种用于制作辐射固化结构的系统及其制备方法。发明专利200880114384涉及微型桁架薄片面板组件。发明专利200710072452.0涉及一种Si-Al复合材料，其中Si增强体的颗粒联结起来形成三维网络结构。专利02132534.0提供了具有三维网络结构的多组分陶瓷材料的成分和制备方法。专利02137504.6选取木质材料制备具有不同空隙率的生态陶瓷，然后真空高压条件下，将金属复合于多孔生态陶瓷内，制备得到具有网络互穿结构的生态陶瓷金属复合材料。专利97194266.8所说的CMC含有一种连续的陶瓷相和一种分散在连续的陶瓷相中的不连续的金属相。201110417995.8涉及一种三维网络状分布的Ti2AlN颗粒增强TiAl基复合材料及其制备方法。发明专利200510042422.6涉及网络陶瓷骨架增强金属基复合材料的制备方法及其装置。发明专利200510046691.X则涉及三维网络陶瓷—金属摩擦复合材料的真空—气压铸造方法。此外还有许多关于制备网络陶瓷和泡沫陶瓷及其复合材料的方法，具体为以具有贯通孔的网孔海绵为前驱体经过浸浆，对浸好浆料的海绵进行烧结固化后，浇注金属液来填充空隙。这些方法都属于模板法，由于采用网孔海绵，聚氨酯泡沫，或者天然木质材料为前驱体，故制备的网络陶瓷有很多闭孔，导致金属无法完全填充入网络陶瓷的空隙中，复合材料中存在很多铸造缺陷。其次，模板法制备的网络陶瓷为空腔结构，抗压抗折抗剪切性能不好，难以承受重载荷。此外，网络陶瓷的结构不是周期性的结构，因此难以铸造成尺寸准确，显微结构均匀，具有各向同性的产品?

发明内容

本发明针对上述以网孔海绵、聚氨酯泡沫、天然木质等为前驱体的模板法制备的网络陶瓷闭孔多，金属无法完全填充而产生大量铸造缺陷，骨架的空腔壁薄结构导致强度低，非周期结构导致复合材料显微结构不均匀，各向异性明显等问题，提出一种具有周期微桁架结构的金属-陶瓷复合材料设计和制备方法。

为此，本发明提供以下技术方案：本发明方法通过以下工艺步骤实现：