[发明专利]一种高韧性金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及金属陶瓷制备技术领域，具体涉及一种高韧性金属陶瓷的制备方法。本发明首先通过碱煮使得稻壳孔隙变大，再使硅酸钠溶液浸入稻壳内部，利用盐酸和硅酸钠反应产生凝胶状原硅酸，然后炭化烧结制得多孔的高比表面积的碳化硅晶须，再将碳化硅晶须和富含有机羧酸的柠檬粉碎物以及富含酵母菌的葡萄皮共混发酵，在微生物的作用下有机羧酸降解产生游离羧基，在微生物的自交联作用下引入到多孔的碳化硅晶须表面，利用羧基的螯合性将镍离子螯合吸附，最后在高温烧结作用下使得羧基分解，镍离子重新暴露，被硼氢化钾还原为镍单质，利用镍单质和金属钼、钛具有无限相容性的特点，提高了碳化硅晶须和金属基体的相容性，提高了碳化硅的增韧效果。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷制备技术领域，具体涉及一种高韧性金属陶瓷的制备方法。

背景技术

金属陶瓷具有较高的硬度、耐磨性、红硬性、极低的摩擦系数，因而受到国内外的普遍关注，是一种极具潜力的刀具材料。断裂韧性是陶瓷材料重要的性能指标，金属陶瓷的断裂韧性较普通陶瓷有较大提高，但仍显不足。为了进一步发挥金属陶瓷的优良性能，扩大其应用范围，需要进一步提高其断裂韧性。

SiC晶须在弹性、强度、耐热性及化学稳定性等方面具有优良的特性，将其作为增强材料添加后能够提高金属陶瓷材料的力学性能，表现出较好的增韧效果，但是碳化硅和金属基体之间的润湿性较差，导致其增韧效果并不能达到预期。

因此，发明一种能够提高碳化硅增韧效果，并制备出一种高韧性的金属陶瓷的方法对金属陶瓷制备技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前金属陶瓷材料断裂韧性低，而增韧填料和技术基体间的相容性差，导致增韧效果达不到预期的缺陷，提供了一种高韧性金属陶瓷的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高韧性金属陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将稻壳和氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理，煮沸结束后过滤得到滤渣，用清水冲洗后，再将滤渣用硅酸钠溶液浸泡，得到浸泡滤渣；

（2）将上述浸泡滤渣和盐酸混合后超声振荡处理，超声振荡处理后，过滤，分离得到振荡滤渣；

（3）将上述振荡滤渣放入炭化炉中，在氮气保护状态下保温炭化，得到炭化滤渣，再将炭化滤渣放入真空烧结炉中，在氩气保护下，加热升温，保温烧结，烧结结束后得到烧结产物，用氢氟酸溶液洗涤，得到自制碳化硅晶须；

（4）称取柠檬粉碎得到粉碎物，将粉碎物和葡萄皮以及上述自制碳化硅晶须混合后装入发酵罐中，密封发酵；

（5）待上述发酵结束后，取出发酵产物，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣和硝酸镍溶液混合后放置在摇床上振荡浸渍后取出，得到改性碳化硅晶须；

（6）按重量份数计，称取30～35份碳化钛、5～7份氮化钛、6～8份碳化钨、10～13份钼粉和20～30份上述改性碳化硅晶须以及1～2份硼氢化钾依次装入球磨罐中球磨处理，再将球磨后的混合物料注入模具中，用液压机以5～7MPa的压力压制成型后移入烧结炉，在氩气氛围下保温烧结，即可得到高韧性金属陶瓷。

步骤（1）中所述的稻壳和氢氧化钠溶液的质量比为1:3，加热煮沸处理时间为30～40min，浸泡时间为10～12h。

步骤（2）中所述的浸泡滤渣和盐酸的质量比为1:5，盐酸浓度为1mol/L，超声振荡处理的频率为30～40kHz，超声振荡处理时间为20～30min。

步骤（3）中所述的保温炭化温度为700～800℃，保温炭化时间为1～2h，保温烧结温度为1300～1500℃，保温烧结时间为3～5h。