一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法技术

为解决现有技术存在的问题，本发明专利技术提供了一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，包括：S1.将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀得到混合物料。S2.将混合物料加热后注入模具中并进行保压处理。保压处理完毕后，将注塑产物从模具中取出，得到成形预制体。S3.将成形预制体于真空环境下依次进行保温脱脂处理、烧结处理。烧结处理完毕得到烧结产物。S4.烧结产物经过后处理得到所述陶瓷增强金属基复合材料。本发明专利技术采用注射成型工艺制备预制体，并在真空炉内完成预制体的脱脂与烧结处理，显著减少了制备金属基复合材料的步骤、提高了制备效率、减少了后续切削的操作量，从而显著减低了成本费用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备
，具体为一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷增强金属基复合材料以其轻质、高比模量、高比强度、耐高温、耐摩擦、耐磨损、良好导电性、导热性、尺寸稳定性高、热膨胀系数小等优点，被广泛用于以航空、航天及国防为代表的尖端技术、汽车工业以及大规模集成电路等领域。
[0003]现有的陶瓷增强金属基复合材料可分为固态法、液态法、原位合成法等。固态法是金属基体处于固态情况下与增强材料混合组成新的复合材料的方法，包括粉末冶金法、热压固结法、轧制法、挤压拉拔法、爆炸焊接法等。液态法是金属基体处于熔融状态下与增强材料混合组成新的复合材料的方法，其包括浸渍法、铸造法、共喷沉积法等。原位合成法是指通过加入反应元素，或通入反应气体在液态金属内部反应，产生微小的固态增强体，如金属化合物TiC、TiB2、Al2O3等。不同方法制备的复合材料，其使用场景不同，构件的形状尺寸及精度等会受到限制，例如：
[0004]专利：一种金属基复合材料的压力浸渗制备方法，专利号：CN 201710401622.9，公布了一种液态压力渗透法制备金属基复材的方法。采用液态铸造的方式在一定压力下使熔融金属和增强体在模具中凝固成型，从而得到陶瓷增强金属基体复合材料。该方法需要专用模具，并较长时间的预压过程，同时增强体为高熔点的陶瓷粉末，因此该方法只能制备颗粒增强金属基复合材料，并因为浸渗后需冷却至室温，金属熔体与预制体接触时间较长，界面反应生成脆硬相较为显著，增强相表面因脆硬相的生成容易受到损伤，减弱了增强相改善预期性能的目的，因而该方法并不能制备出对性能要求高的金属基复合材料。
[0005]专利：导电性氮化硅复合烧结体及其制备方法，CN 02124784.6，公布了一种粉末烧结制备复合材料的工艺。该工艺主要为通过研磨/混合氮化硅粉末和金属粉末，直到氮化硅粉末的平均粒径介于30
‑
60nm，随后通过模制和烧结得到一种平均粒径为200nm或更低的导电性氮化硅复合烧结体。该方案仅能用于制备颗粒增强金属基复合材料。
[0006]专利：一种原位自生TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，专利号：CN 201410513344.2，公布了一种原位生成增强体的金属基复合材料制备工艺。该工艺下，所用装置为真空感应炉并电磁搅拌，通电电流为500～900A，并要求所用真空感应炉的真空度为10
‑
3Pa。该制备因工艺电流较大对配合设备要求较高，需要严格按操作要求专人操作，且增强体的体积分数较低又多为氧化物增强相。
[0007]为满足一次制备多组金属基复合材料构件的应用需求，有人设计出不同复合压力制备的工艺。专利：一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，专利号：CN 202010103286.1，公布了一种液态法制备金属基复合材料的方法。运用该方法，需要在气氛保护下将金属基体熔融、真空除气后，通过施加外部压力使得金属熔体与增强体的浸润性改善，金属熔体渗透进入预制体后冷却成型，从而得到金属基复合材料。该方法下所制备的
预制体可以是一个或多个，同时由于压力可变适用于不同压力下制备金属基复合材料。但该方法对设备要求较高、一次性投入较多。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，包括：
[0009]S1.将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀得到混合物料。
[0010]S2.将混合物料加热后注入模具中并进行保压处理。保压处理完毕后，将注塑产物从模具中取出，得到成形预制体。
[0011]S3.将成形预制体于真空环境下依次进行保温脱脂处理、烧结处理。烧结处理完毕得到烧结产物。
[0012]S4.烧结产物经过后处理得到所述陶瓷增强金属基复合材料。
[0013]进一步的，步骤S1所述金属粉末的粒径为2
‑
100um。
[0014]进一步的，步骤S1所述增强体为一种氧化物陶瓷，或多种氧化物陶瓷复配得到的混合物，氧化物陶瓷的粒径为2
‑
100um。
[0015]进一步的，所述增强体为高铝质瓷、镁质瓷、滑石质瓷、铍质瓷、锆质瓷、钛质瓷中的至少一种。
[0016]进一步的，所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、PVA溶液、淀粉、羟基铝溶胶、四氢呋喃、氰基丙烯酸酯、植物油、松香、糊精、水玻璃、呋喃树脂中的一种。
[0017]进一步的，步骤S1所述将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀的方法包括：首先以金属粉末、增强体混合物质量为基准，控制混合物中增强体的质量百分数为10
‑
50％，并控制粘接剂的添加质量为混合物质量的5
‑
20％。然后将金属粉末、增强体与粘结剂的混合物混炼30
‑
200min，混炼完成得到所述混合物料。
[0018]进一步的，步骤S2所述将混合物料加热后注入模具中并进行保压处理的方法包括：首先将混合物料加热至50
‑
100℃。然后将加热的混合物料注入模具中，注射压力为50
‑
120MPa，并保压30
‑
200s。
[0019]进一步的，步骤S3所述真空环境下进行保温脱脂处理的方法包括：将成形预制体置于10
‑6‑
100Pa、100
‑
500℃的环境中，保温20
‑
200min。
[0020]进一步的，步骤S3所述真空环境下进行烧结处理的方法包括：将成形预制体置于10
‑6‑
100Pa、500
‑
1300℃的环境中，烧结30
‑
200min。
[0021]进一步的，步骤S4所述后处理包括：整形、热处理、表面处理后得到所述陶瓷增强金属基复合材料。
[0022]本专利技术至少具有以下有益效果之一：
[0023]1.本专利技术采用注射成型工艺制备预制体，并在真空炉内完成预制体的脱脂与烧结处理，显著减少了制备金属基复合材料的步骤、提高了制备效率、减少了后续切削的操作量，从而显著减低了成本费用。
[0024]2.本专利技术可以批量化生产尺寸精密、且三维形状复杂的小型工件。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0026]实施例1
[0027]一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，包括：
[0028]S1.将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀得到混合物料。
[0029]S2.将混合物料加热后注入模具中并进行保压处理。保压处理完毕后，将注塑产物从模具中取出，得到成形预制体。
[0030]S3.将成形预制体于真空环境下依次进行保温脱脂处理、烧结处理。烧结处理完毕得到烧结产物。
[0031]S4.烧结产物经过后处理得到所述陶瓷增强金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：S1.将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀得到混合物料；S2.将混合物料加热后注入模具中并进行保压处理；保压处理完毕后，将注塑产物从模具中取出，得到成形预制体；S3.将成形预制体于真空环境下依次进行保温脱脂处理、烧结处理；烧结处理完毕得到烧结产物；S4.烧结产物经过后处理得到所述陶瓷增强金属基复合材料。2.根据权利要求1所述陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述金属粉末的粒径为2
‑
100um。3.根据权利要求1所述陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述增强体为一种氧化物陶瓷，或多种氧化物陶瓷复配得到的混合物，氧化物陶瓷的粒径为2
‑
100um。4.根据权利要求3所述陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强体为高铝质瓷、镁质瓷、滑石质瓷、铍质瓷、锆质瓷、钛质瓷中的至少一种。5.根据权利要求1所述陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、硅溶胶、PVA溶液、淀粉、羟基铝溶胶、四氢呋喃、氰基丙烯酸酯、植物油、松香、糊精、水玻璃、呋喃树脂中的一种。6.根据权利要求1所述陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述将金属粉末、增强体与粘结剂混合均匀的方法包括：首先以金属粉末、增强体混合物质量为基准，控制混合物中增强体的质量百分数为10
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴新猛，马小民，张健，张春苏，
申请(专利权)人：莫纶珠海新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：