The present invention provides a method for preparing functionally gradient ceramic/metal composites based on freeze tape casting. Different proportions of ceramic powders are mixed with deionized water, and dispersants, binders, plasticizers and defoamers are added in turn to obtain a series of slurries with different solid content, defoaming and the lowest or highest solidity. The slurry with phase content is frozen after tape casting until the slurry solidifies completely. On the basis of the solidified tape casting slurry, the slurry with other components is repeated in ascending or descending order according to the solid content to obtain the frozen body. After freeze-drying, dispensing and sintering, the porous ceramic preform is obtained. The porous ceramic preform and the melted metal are placed in the die for squeeze casting; the ceramic/metal composite material with functional gradient can be obtained by demoulding and removing the redundant metal around after cooling. The gradient control of composition, microstructure and properties of the composite material can be accurately realized by the present invention, which can be widely applied. Preparation of functionally graded composites.
【技术实现步骤摘要】
一种基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法
本专利技术涉及陶瓷/金属复合材料材料的方法,特别涉及一种基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法。
技术介绍
功能梯度陶瓷/金属复合材料是指成分(陶瓷含量)、微观结构及性能呈现连续变化的一种复合材料,有着极为广泛的应用。对于陶瓷/金属复合材料来说,陶瓷含量的梯度化可有效地解决其界面阶跃变化,改善其冲击载荷下的界面应力状态,充分发挥陶瓷的高强、高硬特性和金属的高韧性,是一种极具前景的轻量化和高效化装甲材料。然而,现有的技术很难实现功能梯度复合材料层与层之间成分、微观结构的精确控制,这也是本专利技术需要解决的问题。鉴于上述缺陷,本专利技术创作者经过长时间的研究和实践提出了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术是为了实现功能梯度复合材料层与层之间成分、微观结构的精确控制,提供了一种基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法,其技术方案在于,其包括以下步骤:第一步,分别将不同比例的陶瓷粉体与去离子水混合后,依次加入分散剂、粘结剂、增塑剂和消泡剂,在混料罐中混合,得到一系列含有不同固含量的流延浆料;第二步,将第一步得到的最低或最高固相含量的所述浆料于真空环境下脱泡,并流延成型后进行冷冻处理,至所述流延浆料完全凝固;第三步,以第二步所述凝固后的流延浆料为基底,对第一步其它所述浆料按照固相含量的升序或降序重复第二步的过程,直至流延膜的厚度达到需求,获得冷冻坯体;第四步,将所述冷冻坯体进行冷冻干燥、排胶、烧结后,得到多孔陶瓷预制体;第五步,将第四步所述多孔陶瓷预制体置于模具中预热,同时将金属熔化后,倒入所述模 ...
【技术保护点】
1.一种基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法,其特征在于,其包括以下步骤:第一步,分别将不同比例的陶瓷粉体与去离子水混合后,依次加入分散剂、粘结剂、增塑剂和消泡剂,在混料罐中混合,得到一系列含有不同固含量的流延浆料;第二步,将第一步得到的最低或最高固相含量的所述浆料于真空环境下脱泡,并流延成型后进行冷冻处理,至所述流延浆料完全凝固;第三步,以第二步所述凝固后的流延浆料为基底,对第一步其它所述浆料按照固相含量的升序或降序依次重复第二步的过程,直至流延膜的厚度达到需求,获得冷冻坯体;第四步,将所述冷冻坯体进行冷冻干燥、排胶、烧结后,得到多孔陶瓷预制体;第五步,将第四步所述多孔陶瓷预制体置于模具中预热,同时将金属熔化后,倒入所述模具中,进行挤压铸造;第六步,将第五步压制好的试件脱模,待冷却后采用机械加工除去周边多余的金属,即可得到具有功能梯度的陶瓷/金属复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法,其特征在于,其包括以下步骤:第一步,分别将不同比例的陶瓷粉体与去离子水混合后,依次加入分散剂、粘结剂、增塑剂和消泡剂,在混料罐中混合,得到一系列含有不同固含量的流延浆料;第二步,将第一步得到的最低或最高固相含量的所述浆料于真空环境下脱泡,并流延成型后进行冷冻处理,至所述流延浆料完全凝固;第三步,以第二步所述凝固后的流延浆料为基底,对第一步其它所述浆料按照固相含量的升序或降序依次重复第二步的过程,直至流延膜的厚度达到需求,获得冷冻坯体;第四步,将所述冷冻坯体进行冷冻干燥、排胶、烧结后,得到多孔陶瓷预制体;第五步,将第四步所述多孔陶瓷预制体置于模具中预热,同时将金属熔化后,倒入所述模具中,进行挤压铸造;第六步,将第五步压制好的试件脱模,待冷却后采用机械加工除去周边多余的金属,即可得到具有功能梯度的陶瓷/金属复合材料。2.如权利要求1所述的基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法,其特征在于,第一步所述陶瓷粉体为氧化物、氮化物、碳化物或硼化物中的一种或几种;所述分散剂为聚丙烯酸、柠檬酸铵或四甲基氢氧化铵中的一种;所述粘接剂为聚乙烯醇、丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯或聚醋酸乙烯酯中的一种;所述增塑剂为丙三醇,所述消泡剂为正丁醇。3.如权利要求2所述的基于冷冻流延制备功能梯度陶瓷/金属复合材料的方法,其特征在于,所述分散剂的质量为所述陶瓷粉体质量的0.1-1.5wt%,所述粘接剂的质量为所述陶瓷粉体质量的2-4wt%,所述增塑剂的质量为所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶枫,张标,叶健,刘强,高晔,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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