【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料加工，具体涉及一种脆性材料和金属的复合材料及其制作方法。
技术介绍
1、复合材料是由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在，形成叠加层状结构，复合材料可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。复合材料中，一般分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料，成型方法根据材料组分的不同，一般金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。其中热压工艺是复合材料制作领域的常用技术手段，然而在使用热压工艺进行复合材料的生产制作时，由于加工过程中是在高温高压过程中进行的，金属材料和非金属材料受热膨胀系数不同，在加工过程中金属的膨胀程度会大于非金属材料，当加工过程结束后，金属的收缩会大于非金属材料，在两种材料的连接面会产生较大的应力，从而造成复合材料产生分层，无法直接将金属材料和脆性非金属材料制成复合材料。
技术实现思路
1、为
2、在采用热压加工过程中，金属材质的膨胀系数会大于脆性材料的膨胀系数，如果所有金属材料层均为固态结构，在成型后必然会导致各层材料界面上产生较大的应力，所以用金属基层作为最底层，从金属基层向上依次为粘接层、第一缓冲层、应力释放层、第二缓冲层、三维网状结构层和脆性材料层，其中粘接层、第一缓冲层和第二缓冲层采用合金材质，应力释放层、三维网状结构层为单金属材质，构成应力释放层的金属熔点范围为150-300℃，进行热压时，在高温作用下应力释放层熔化成液态，压制完成后经过冷却重新变为固态，在形态转化过程中，第一缓冲层和第二缓冲层因膨胀或收缩产生的应力被应力释放层所吸收，成品复合材料各层之间的应力在此过程中就被完全释放。同时在第二缓冲层和脆性材料层之间存在一层三维网状结构层，在热压工序中，在压力作用下会有部分脆性材料的粉末渗透入三维网状结构层的孔隙之间，经过压合后形成嵌合效果将脆性材料层和三维网状结构层紧紧结合在一起，极大增强了复合材料的结构强度。
3、在复合材料的成型过程中，除了要解决脆性材料和金属材料之间热膨胀系数不同产生的应力问题，也需要解决各个金属材料层之间结合强度的问题，本专利技术通过限定构成第一缓冲层、应力释放层、第二缓冲层、三维网状结构层的金属材料解决上述问题，其中第一缓冲层、第二缓冲层为xy金属合金，所述应力释放层为x金属，三维网状结构层为y金属，粘接层为xz合金，x、y、z代指金属材质。由于构成相邻的合金材料层和单金属材料层的材料中具有一个相同的金属元素，由于相同的金属材料结合更为容易、结构强度更大，相邻的合金材料层和单金属材料层就能够紧紧结合在一起。
4、作为本专利技术所提供的具体复合材料结构，金属材料层中的金属x为锡或铟，y为镍或锆，z为铬，金属层为钛、镍、不锈钢、钼、铌、钨、钽或者锆，脆性材料为陶瓷或硅。镍铬合金作为粘接层，具有较好的粘接效果，能够紧紧结合在金属基层上，应力释放层采用锡或铟构成，锡和铟具有较低的熔点，经过高温加热就能够很快熔化，在常温下又成固体形态，能满足加工和使用需求，同时锡和铟的质地较软，也能够很好地释放第一缓冲层和第二缓冲层产生的应力。
5、本专利技术还提供了上述脆性材料和金属的复合材料的制作方法，制作分为4个步骤进行：
6、（1）将金属基层、粘接层、第一缓冲层、应力释放层和第二缓冲层制成复合材料基底，可以采用常用的金属复合材料加工工艺，如喷涂工艺或者粘接压合工艺，只需要保证金属基层、粘接层、第一缓冲层、应力释放层和第二缓冲层之间紧密结合即可。
7、（2）使用金属材料制作内部具有孔隙的三维网状结构层。
8、（3）将三维网状结构层贴合在复合材料基底上，然后在三维网状结构层上覆盖一层脆性材料粉末，最后将复合材料基底、三维网状结构层和脆性材料粉末压合在一起形成复合结构材料，压合工艺采用热压工艺。
9、本专利技术提供的脆性材料和金属的复合材料及其制作方法，提供了一种金属作为基底、脆性材料作为表面的新型复合材料和制作方法，解决了金属材料和脆性材料因热膨胀系数不同在结构界面之间产生应力而产生材料分层的问题，使用热压的方式即可完成材料层之间的结合，制作完成后各材料层之间结合强度大，表面的脆性材料紧紧结合在金属材料层上，不易发生脱落。
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1.一种脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：其结构依次为金属基层、粘接层、第一缓冲层、应力释放层、第二缓冲层、三维网状结构层和脆性材料层，所述粘接层、第一缓冲层、第二缓冲层、为合金材质，应力释放层、三维网状结构层为单金属材质。
2.根据权利要求1所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述应力释放层熔点为150-300℃。
3.根据权利要求2所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述第一缓冲层、第二缓冲层为XY金属合金，所述应力释放层为X金属，三维网状结构层为Y金属，粘接层为YZ合金。
4.根据权利要求3所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述Y为镍或锆，所述X为锡或铟，所述Z为铬。
5.根据权利要求4所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述X与Y的质量比例为1：1。
6.根据权利要求4或5所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述脆性材料为陶瓷或硅，所述金属层为钛、镍、不锈钢、钼、铌、钨、钽或者锆。
7.权利要求1中的脆性材料和金属的复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）中，粘接层、第一缓冲层、应力释放层和第二缓冲层通过喷涂或粘接压合工艺与金属基层进行结合。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用热压工艺进行压合。
...【技术特征摘要】
1.一种脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：其结构依次为金属基层、粘接层、第一缓冲层、应力释放层、第二缓冲层、三维网状结构层和脆性材料层，所述粘接层、第一缓冲层、第二缓冲层、为合金材质，应力释放层、三维网状结构层为单金属材质。
2.根据权利要求1所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述应力释放层熔点为150-300℃。
3.根据权利要求2所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述第一缓冲层、第二缓冲层为xy金属合金，所述应力释放层为x金属，三维网状结构层为y金属，粘接层为yz合金。
4.根据权利要求3所述的脆性材料和金属的复合材料，其特征在于：所述y为镍或锆，所述x为锡或铟...
【专利技术属性】
技术研发人员：文霜，胡慧忠，文欣霏，
申请(专利权)人：贵州盛航云集科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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