[发明专利]一种连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种连续互穿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）原料选择及复合材料结构设计：以Al₂O₃作为陶瓷相原料，以Al、Cu合金粉作为金属相原料，复合材料中，陶瓷相作为多孔骨架结构，占复合材料体积分数的75～80%，金属相作为孔隙填充相，占复合材料体积分数的20～25%；

（2）原料粉碎处理：将Al₂O₃粉体及Al、Cu合金粉体分别置入球磨机内研磨，使其直径为0.1～1μm，然后干燥备用；

（3）制备陶瓷素坯：向步骤（2）中研磨的Al₂O₃粉中加入一定量的聚乙烯醇溶液，混匀后过筛，然后在3～5MPa的压力下预压，再在80℃下干燥，最后在10～15 MPa的压力压制成陶瓷素坯；

（4）制备陶瓷骨架：取2块步骤（3）中压制成型的素坯，在其表面均匀喷水，然后在两块素坯的粘结面上均匀涂覆一层粘结剂，之后将其叠放在一起，至于真空干燥箱内烘干，即得网络陶瓷骨架；

（5）陶瓷骨架与金属复合：按步骤（1）中设计的体积分数，将步骤（4）中得到的陶瓷骨架置入温度为500～550℃的复合模具内预热30～60min，再在其上放置相应含量的研磨后的Al、Cu合金粉，通过程序升温及加压，使Al、Cu合金粉经熔融浸渗到陶瓷骨架内，随模具冷却后得到所述连续互穿陶瓷金属复合材料。

2.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述陶瓷相中的孔隙为分段式定向孔隙，同一段内的孔隙方向相同，不同段之间的孔隙方向不相同。

3.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述Al、Cu合金粉体的质量百分数组成为：Al 63%、Cu 27%、Mn 3.7%、Fe 1.1%、Si 2.7%、Zn 1.6%、Ti 0.9%。

4.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为15%，其添加量占Al₂O₃粉质量的3%。

5.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述陶瓷素坯的规格为100mm×25mm×5mm。

6.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述喷水后陶瓷素坯的含水量为18～20%。

7.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述粘结剂的重量份组成为：α- Al₂O₃ 15～18%、煅烧高岭土8～10%、长石25～30%、硅灰石5～10%、PVA 1%、余量为水。

8.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述真空烘干的温度为60～100℃，真空度为0.5～0.8MPa，时间为6～12h。

9.根据权利要求1所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述程序升温的方式为：将模具温度从预热温度以20℃/min的速率升温至700℃，恒温保持30min，再以50℃/min的速率升温至1100℃，恒温保持1～2h；所述加压方式为：在模具内温度由700～1100℃的过程中，从上向下施加60～65MPa的压力，直至模具及其内部的连续互穿陶瓷金属复合材料的温度降至室温后，停止施压。

10.根据权利要求9所述的连续互穿陶瓷金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述模具为带有程序升温炉及加压设备的装置。