一种抗高能冲击的金属/陶瓷多层复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种抗高能冲击的金属/陶瓷多层复合材料的制备方法，用于解决现有技术制备的材料耐高温能力低及无抗二次冲击能力等问题。本发明将难熔金属粉和高温硬质陶瓷粉经流延、轧辊和热压烧结制备成金属/陶瓷多层复合材料。陶瓷层通过流延和轧辊法制备而成，其物相可设计（单一陶瓷或复相陶瓷）、结构可设计（致密结构或梯度结构）、层厚也可设计，根据抗冲击性能要求进行不同设计。金属层厚也可设计，金属层起到粘接作用，使陶瓷层受到冲击后具有“裂而不碎”的功能，可实现金属/陶瓷多层复合材料抵抗二次冲击的能力；同时金属层具有良好的韧性，可阻碍裂纹的扩展，受到冲击时可产生大的塑性变形来吸收冲击能，提高材料的抗冲击能力。

主权项

一种抗高能冲击的金属/陶瓷多层复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1制备陶瓷预制体：步骤a1：将质量分数为45%的陶瓷粉、3%的分散剂磷酸三乙酯、40%的溶剂加入球磨罐中，球磨24~48小时，再加入质量分数为5~10%的粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、质量分数为2~7%的增塑剂球磨24~48小时，得到陶瓷浆料；所述溶剂是体积比为1:1的异丙醇和甲苯；所述增塑剂是体积比为1:1的丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯；步骤a2：调整双刮刀流延机的前刮刀高度为0.2~0.8mm，后刮刀高度为0.4~1mm，再将步骤1制备的陶瓷浆料放入流延机的浆料槽中进行流延，传送带速度为0.2~1m/min，流延薄膜在室温干燥后脱模得到陶瓷薄膜坯体；步骤a3：将陶瓷薄膜进行叠层并轧辊，孔隙率控制在20~40%，厚度为0.4mm~2mm，得到陶瓷预制体；步骤2制备金属薄膜坯体：步骤b1：将质量百分比是70%的金属粉、3%的分散剂磷酸三乙酯和15%的溶剂加入球磨罐中，球磨分散24~48小时；再加入质量分数为5~10%的粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、质量分数为2~7%的增塑剂球磨24~48小时，得到金属浆料；所述溶剂是体积比为1:1的异丙醇和甲苯；所述增塑剂是体积比为1:1的丙三醇和邻苯二甲酸二辛酯；步骤b2：调整双刮刀流延机的前刮刀高度为0.2~0.8mm，后刮刀高度为0.4~1mm，再将步骤2制备的金属浆料放入流延机的浆料槽中进行流延，传送带速度为0.2~1m/min，流延薄膜在室温干燥后脱模得到金属薄膜坯体；步骤3叠层预制体：将步骤1制备的陶瓷预制体和步骤2制备的金属薄膜交替叠层至需要厚度，进行冷等静压压制，压力为150~300MPa，保压1~5分钟，得到叠层预制体；步骤4：将制备的叠层预制体装入石墨模具，置于高温真空炉中，以1~5℃/min 的升温速率升温至500~900℃后保温0.5~2h；再随炉降温至室温；步骤5：取出预制体并放入热压炉，对热压炉抽真空，当热压炉的气压低于3.0×10‑3Pa时，以1~30℃/min的升温速率升温至1200℃，再以5~10℃/min的升温速率升温至烧结温度1800~2000℃，然后保温0.5～2h；升温时沿预制体的叠层方向向预制体施加10~30MPa的压力；步骤6：卸去施加在预制体上的压力，并以5～20℃/min的降温速率至室温，得到金属/陶瓷多层复合材料。