金属材料和陶瓷材料对称梯度复合材料的制备方法

摘要

本发明公开属于功能梯度复合材料加工领域的涉及金属材料和陶瓷材料对称梯度复合材料的制备方法。该方法主要包括三个部分：(1)利用放电等离子烧结技术实现氮化铝陶瓷的较低温度烧结；(2)利用两步法，先制备氮化铝对称气孔梯度材料，然后在低温下将金属铜渗入外层多孔氮化铝层的气孔中，达到结合的目的。(3)在制备氮化铝气孔梯度材料之前，在粗粉氮化铝粉末中加入适量的金属铜粉末，改善其表面性能。本发明结合了放电等离子烧结和分步烧结的方法，解决了金属铜和氮化铝陶瓷之间的结合困难问题，也实现了高温差、高不相容性梯度复合材料的制备。该材料在厚度方向具有绝缘和导热性，在面内的导电性良好，适用于热电器件的电极材料的要求。

主权项

1. 一种金属材料和陶瓷材料对称梯度复合材料的制备方法，其特征在于：采用放电等离子烧结工艺，制备金属材料和陶瓷材料对称梯度复合材料的具体工艺流程如下：1)粉末原料配制：使用平均粒度分别为1.5-2.5微米和10-26微米的氮化铝粗细两种粉，并分别按占氮化铝粉质量百分比2-4％比例加入助烧剂氟化钙CaF2，其中，粗氮化铝粉中还需要加入占粗氮化铝粉的质量百分比8％或10％的铜粉，其铜粉的平均颗粒直径为25-30微米；2)制备氮化铝对称气孔梯度材料，将配好助烧剂的两种氮化铝粉按照质量百分比粗氮化铝粉/50％粗氮化铝粉+50％细氮化铝粉/20～30％粗氮化铝粉+70～80％细氮化铝粉/细氮化铝粉/20～30％粗氮化铝粉+70～80％细氮化铝粉/50％粗氮化铝粉+50％细氮化铝粉/粗氮化铝粉的顺序压入直径为20mm的放电等离子烧结装置的石墨模具内，烧结温度为1450～1600℃，烧结时间为2～4分钟，烧结压力为40Mpa，冷却后取出；3)将烧好的氮化铝对称气孔梯度材料经过整理、研磨后，用酒精清洗，最后在70℃下空气中烘干；4)将金属铜粉和预制备好的氮化铝对称气孔梯度材料，按照铜粉/氮化铝对称气孔梯度材料/铜粉的顺序压入直径为20mm放电等离子烧结的石墨模具内；其烧结温度为900～1040℃，烧结时间为1分钟，烧结压力为8MPa，待冷却后取出；5)最后将制备好的样品，经过切割、研磨和抛光后用光学显微镜观察样品的宏观形貌，用电子显微镜观察样品的微观形貌。