一种层状结构梯度电阻材料及其制备方法技术

本发明专利技术的在于提供一种层状结构梯度电阻材料的制备方法，包括以下步骤：1)按5～8：2～5质量比称量不锈钢粉、氧化锆粉后装入球磨中进行研磨，研磨后喷雾干燥；2)将200

【技术实现步骤摘要】
一种层状结构梯度电阻材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电阻材料
，具体而言，涉及一种层状结构梯度电阻材料。

技术介绍

[0002]梯度功能材料(Functionally Gradient Materials，FGM)是指一种组分、结构、物性参数和物理、化学、生物等单一或复合性能都呈连续变化，从而使材料性质和功能也呈梯度变化，以适应不同环境，实现某一特殊功能的新型复合材料。但是由于梯度功能材料的生产设备要求高、产业化难度大等原因，导致功能梯度材料的应用范围有限。
[0003]并且传统的金属/陶瓷复合材料在两相材料的界面上存在物理性能的失配问题，在极高温度载荷作用下层间易产生应力集中而出现脱层现象，或者在界面上萌生裂纹而削弱材料的性能，并且由于复合材料中陶瓷和金属间热膨胀系数的差异，会有残余应力产生，FGM通过逐渐地改变材料成分的体积百分比含量而不使其在界面上产生突变。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种层状结构梯度电阻材料的制备方法，其通过调节电阻材料中不锈钢粉、氧化锆粉及成型剂的用量比例，和对烧结工艺温度的梯度控制，使制备得到的电阻材料在使用过程中不易脱层、开裂。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种层状结构梯度电阻材料，其具有不易脱层、不易开裂的性能。
[0007]本专利技术的实施例是这样实现的：一种层状结构梯度电阻材料制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)按5～8：2～5质量比称量不锈钢粉、氧化锆粉后装入球磨中进行研磨，研磨24
‑
36小时后通过喷雾干燥得到电阻材料粉料；
[0009]2)将200
‑
300目的不锈钢粉与成型剂混合得不锈钢粉混合料；
[0010]3)将步骤1)制得的电阻材料粉料装入装料器中间层，将步骤2)中所得不锈钢粉混合料分别装入装料器中的两侧层；
[0011]4)撤去装料器，装入压头压制得到梯度合金压坯，所述压制压力为70～80MPa，所述压制时长为10～20min；
[0012]5)将步骤3)得到的压坯烧结，烧结温度为1350
‑
1450℃，烧结时长为120
‑
240min，并施加40～70KPa惰性工艺气体条件；
[0013]6)将氧化铝板放置于石墨承烧板上，再将步骤4)所得烧结后的压坯放置于所述氧化铝板陶瓷球上再次烧结，得层状结构梯度电阻材料；所述步骤2)中成型剂与所述不锈钢粉按重量份比为0.5～1.5:50。
[0014]进一步地，步骤4)烧结前，烧结炉先以1～2℃/min升温到320℃，保温90分钟；再以2～3℃/min升温到500℃，保温60分钟；然后以0.5～2℃/min速度升温到900℃，保温60分
钟；最后以0.5～2℃/min速度升温到1350～1450℃。
[0015]进一步地，步骤4)烧结后，烧结炉以1～3℃/min速度降温至600℃，后自然冷却至室温。
[0016]进一步地，电阻材料的制备方法为：1.按5～8：2～5质量比称量20～40um 316L不锈钢粉、1.0～3.0um氧化锆粉；2.将氧化锆粉倒入300～500ml/kg酒精中，使用超声波分散处理20分钟，得到氧化锆酒精悬浮液；3.将氧化锆酒精悬浮液与不锈钢粉装入不锈钢球磨罐中，并加入3份石蜡粉，使用Φ4～8氧化锆球球磨24～36小时；4.喷雾干燥。
[0017]进一步地，成型剂为石蜡或SD成型剂。
[0018]一种层状结构梯度电阻材料。
[0019]本专利技术实施例的有益效果是：
[0020]1.本申请实施例层状结构梯度电阻材料的制备方法通过控制各阶段升温速度使工艺的温度更利于脱除成型剂、除氧充分，减少孔洞及因收缩不均造成应力拉裂。
[0021]2.本申请实施例层状结构梯度电阻材料的制备法制得的层状结构梯度电阻材料，物理性能可以从低温侧的金属到高温侧的陶瓷进行平滑而连续的变化，以连续变化的组分梯度来代替突变界面，消除了其物理性能的突变，使其构件中的热应力降至最小。这种性能使得FGM能在极高温度梯度下工作，能保持其构件的结构完整性；材料中的陶瓷成分以其较低的热传导率，产生高温热阻抗，金属成分则因为其较高的强度防止了由于高温度梯度引起的断裂，与传统的层合复合材料相比，减小了热应力、残余应力以及应力集中系数，从而消除了界面问题并使应力分布平缓。金属/陶瓷梯度功能材料既能够充分发挥陶瓷良好的耐高温、抗腐蚀和金属的强度高、韧性好的特点，又能很好地解决金属和陶瓷之间的热膨胀系数不匹配的问题。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0023]实施例
[0024]本申请提供一种层状结构梯度电阻材料制备方法，包括以下步骤：
[0025]1)按5～8：2～5质量比称量不锈钢粉、氧化锆粉后装入球磨中进行研磨，研磨24
‑
36小时后通过喷雾干燥得到电阻材料粉料；
[0026]2)将200
‑
300目的不锈钢粉与成型剂混合得不锈钢粉混合料；
[0027]3)将步骤1)制得的电阻材料粉料装入装料器中间层，将步骤2)中所得不锈钢粉混合料分别装入装料器中的两侧层；
[0028]4)撤去装料器，装入压头压制得到梯度合金压坯，所述压制压力为70～80MPa，所述压制时长为10～20min；
[0029]5)将步骤3)得到的压坯烧结，烧结温度为1350
‑
1450℃，烧结时长为120
‑
240min，并施加40～70KPa惰性工艺气体条件；
[0030]6)将氧化铝板放置于石墨承烧板上，再将步骤4)所得烧结后的压坯放置于所述氧
化铝板陶瓷球上再次烧结，得层状结构梯度电阻材料；所述步骤2)中成型剂与所述不锈钢粉按重量份比为0.5～1.5:50。
[0031]本实施例中层状结构梯度电阻材料是将不锈钢粉和氧化锆粉制备得到的电阻材料粉料和用不锈钢粉与成型剂混合得到的不锈钢粉混合料分别装入装料器中，装好后在撤走装料器，然后用压头压制得到由不锈钢层和不锈钢、氧化锆电阻材料层组成的层状梯度电阻材料压坯，然后将压坯烧结，最后将烧结后的压坯放在氧化铝板上，氧化铝板放于石墨承烧板上再次烧结得到层状梯度电阻材料。其中在装料器中填充电阻材料粉料层和两侧的不锈钢粉层时，这三层的厚度可以根据产品实际的需求来分别任意调整，符合现有技术中本领域技术人员认为可以实现的厚度即可。
[0032]本实施例中不锈钢粉和氧化锆粉的电阻材料粉料的制备方法是：称取不锈钢粉和氧化锆粉前分别对不锈钢粉和氧化锆粉进行干燥，干燥的温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状结构梯度电阻材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)按5～8：2～5质量比称取不锈钢粉、氧化锆粉后装入球磨机中进行研磨，研磨24
‑
36小时后通过喷雾干燥得到电阻材料粉料；2)将200
‑
300目的不锈钢粉与成型剂混合得不锈钢粉混合料；3)将步骤1)制得的电阻材料粉料装入装料器中间层，将步骤2)中所得不锈钢粉混合料分别装入装料器中的两侧层；4)撤去装料器，装入压头压制得到梯度合金压坯，所述压制压力为70～80MPa，所述压制时长为10～20min；5)将步骤3)得到的压坯烧结，烧结温度为1350
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1450℃，烧结时长为120
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240min，并施加40～70KPa惰性工艺气体条件；6)将氧化铝板放置于石墨承烧板上，再将步骤4)所得烧结后的压坯放置于所述氧化铝板上再次烧结，得层状结构梯度电阻材料；所述步骤2)中成型剂与所述不锈钢粉按重量份比为0.5～1.5:50。2.根据权利要求1所述的层状结构梯度电阻材料制备方法，其特征在于在所述步骤4)烧结前，烧结炉先以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎宏彬，蒋赐进，霍俊豪，苏继东，
申请(专利权)人：成都邦普精密工业有限公司，
类型：发明
国别省市：