一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，利用光纤激光器在陶瓷片条正反两面雕刻规则形状阵列的不通透网格，在该陶瓷片条上再叠加一个陶瓷片条并雕刻规则形状阵列的不通透网格，重复上述步骤直至所有的陶瓷片条完成叠放和雕刻，所有陶瓷片条叠加形成螺旋结构；陶瓷片条冷却至常温后进行抛光，并超声清洗和烘干；将陶瓷片条叠放在喷涂有氮化硼涂料的模具中，每两层陶瓷片之间均放置箔片状钎料得到复合材料，箔片状钎料依照陶瓷片条同步旋转扭转角α，将复合材料置于真空炉中加压钎焊；钎焊完成后拆除模具，将复合材料打磨后清洗。制备的金属陶瓷复合材料具备螺旋结构和砖泥结构的双重作用，整体的韧性和损伤容限得以大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法
本专利技术涉及一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，属于复合材料

技术介绍
陶瓷材料具有高强度、高模量、高硬度和低密度等优点，但损伤容限差和韧性低，这制约了陶瓷材料的应用范围。为了提高结构陶瓷的损伤容限，以仿生学为基础的陶瓷基复合材料设计得到了广泛关注，其中砖泥结构陶瓷基复合材料的研究最为广泛，这类材料的设计思想是借鉴了贝壳珍珠层特有的文石晶片交错堆叠结构，常见的方法有冷冻冰模板法、共挤出模压法和造粒喷浆包覆法等。这些方法虽然在一定程度下提高了材料的韧性和损伤容限，但这些方法制备的复合材料难以致密化，且陶瓷砖形状大小不可控，难以量产。之后，有学者提出采用粘接法制备陶瓷基仿生复合材料，如白明敏等人于2019年发表的“仿贝壳正六边形Al2O3/环氧树脂层状复合材料的制备与表征”一文中提出，将边长为6.8mm的大块Al2O3陶瓷块通过环氧树脂粘接固化，从而制备仿生陶瓷基复合材料，虽然结构上模仿了贝壳珍珠层的砖泥结构，但由于单个陶瓷片尺寸太大，且陶瓷片之间相互独立，未能引入实际贝壳中文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在光纤激光器中绘制规则形状阵列，规则形状之间呈砖泥结构交错排布；/n利用光纤激光器在陶瓷片条正反两面雕刻规则形状阵列的不通透网格，雕刻完成后在该陶瓷片条上再叠加一个陶瓷片条，并对新叠加的陶瓷片条正反两面雕刻规则形状阵列的不通透网格，重复上述步骤直至所有的陶瓷片条完成叠放和雕刻，新叠加的陶瓷片条相对于位于其下方一层的陶瓷片条的长度方向旋转扭转角α，所有陶瓷片条叠加形成螺旋结构；/n陶瓷片条冷却至常温后进行抛光，并超声清洗和烘干；/n将陶瓷片条叠放在喷涂有氮化硼涂料的模具中，每两层陶瓷片之间均放置箔片状钎料得到复合材...

【技术特征摘要】
1.一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在光纤激光器中绘制规则形状阵列，规则形状之间呈砖泥结构交错排布；
利用光纤激光器在陶瓷片条正反两面雕刻规则形状阵列的不通透网格，雕刻完成后在该陶瓷片条上再叠加一个陶瓷片条，并对新叠加的陶瓷片条正反两面雕刻规则形状阵列的不通透网格，重复上述步骤直至所有的陶瓷片条完成叠放和雕刻，新叠加的陶瓷片条相对于位于其下方一层的陶瓷片条的长度方向旋转扭转角α，所有陶瓷片条叠加形成螺旋结构；
陶瓷片条冷却至常温后进行抛光，并超声清洗和烘干；
将陶瓷片条叠放在喷涂有氮化硼涂料的模具中，每两层陶瓷片之间均放置箔片状钎料得到复合材料，将复合材料置于真空炉中加压钎焊；
钎焊完成后拆除模具，将复合材料打磨后清洗，获得双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，箔片状钎料依照位于其上方一层的陶瓷片条同步旋转扭转角α，设置光纤激光器的激光功率不超过10W，光纤激光器的加工线宽为0.05~0.2mm，光纤激光器的加工速度为10mm/s~100mm/s。


3.根据权利要求1所述的一种双重仿生结构叠加的金属陶瓷复合材料制备方法，其特征在于，将经过光纤激光器雕刻后的陶瓷片条冷却至常温，抛光该陶瓷片条的表面，并超声清洗10min后烘干，将20片烘干后的陶瓷片条依次叠放在内壁喷涂有氮化硼涂料的石墨模具中，每层陶瓷片条之间放置两片箔片状钎料；采用真空扩散焊机进行钎焊，钎焊温度为500~1100℃，钎焊压力为0.5~2MPa，钎焊保温时间为15-25min，钎焊过程真空度不低于2.0×10-3MPa，钎焊完成后复合材料随真空炉冷却并取出。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安哲，赵欣源，曹珂，王志智，于皓，张振，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32