[發明專利]一種金屬陶瓷復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210211878.0
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102700192A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李云凱;萬明明;孫川;劉曉東;李樹奎;姜全振;朱靈波
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B22D19/08;B22D19/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

1.一種金屬陶瓷復合材料，其特征在于：所述金屬陶瓷復合材料由金屬外套和陶瓷芯棒組成，所述金屬外套通過澆注工藝包覆在陶瓷芯棒外部。

2.根據權利要求1所述的一種金屬陶瓷復合材料，其特征在于：金屬外套材料為鋁合金，陶瓷芯棒材料為氧化鋁。

3.一種如權利要求1或2所述的金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

步驟一、陶瓷芯棒制備

將陶瓷材料粉末球磨后壓制成型，然后燒結制得陶瓷芯棒；

步驟二、澆注金屬

（1）將陶瓷芯棒放置于模具中，在200~300°C下預熱3~5min；

（2）將金屬加熱至熔融狀態后，保溫20~50min；

（3）將熔融的金屬澆注到放置有陶瓷芯棒的模具中，澆注完成后密封保溫30min以上；自然冷卻后脫模，取出，得到復合材料；

其中，澆注過程處于真空或惰性氣體條件下；

步驟三、對復合材料進行熱處理，得到金屬陶瓷復合材料。

4.根據權利要求3所述的一種金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：步驟一中陶瓷芯棒為氧化鋁陶瓷芯棒，制備過程如下：將Al₂O₃粉末和MgO粉末混合后機械球磨10~12h，烘干后在500Mpa壓力下壓制成型得到坯體；將坯體進行常壓燒結，燒結溫度為1750°C，得到氧化鋁陶瓷芯棒；

其中，Al₂O₃粉末的質量：MgO粉末的質量=95：5；

機械球磨介質為乙醇。

5.根據權利要求3所述的一種金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：步驟二中金屬為鋁合金，澆注過程如下：

（1）將陶瓷芯棒放置于模具中，在200~300°C下預熱3~5min；

（2）將鋁合金加熱至熔融狀態后，保溫20~50min；

（3）將熔融的鋁合金澆注到放置有陶瓷芯棒的模具中，澆注完成后密封保溫30min以上；自然冷卻后脫模，取出，得到復合材料；

其中，澆注過程處于真空條件下。

6.根據權利要求3所述的一種金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：步驟三對復合材料進行熱處理，所述復合材料由鋁合金外套和氧化鋁陶瓷芯棒組成，所述鋁合金外套通過澆注工藝包覆在氧化鋁陶瓷芯棒外部，熱處理過程如下：

（1）固溶處理

開啟燒結爐，在爐子溫度300°C以下時將復合材料裝爐，以100°C/h的升溫速度升溫至530°C后，保溫0.5h；然后以100°C/h的速度升溫至535°C后，保溫9h；出爐至80°C的水中淬火，淬火時間為15s；

（2）時效處理

將完成固溶處理的復合材料放入箱式循環空氣電阻爐中，190°C保溫3h后取出，在空氣中冷卻至室溫，得到金屬陶瓷復合材料；

其中，固溶處理和時效處理均在氬氣或氦氣中進行。

7.根據權利要求6所述的一種金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：在固溶處理前，將澆注得到的復合材料進行表面機械加工及打磨，得到表面平滑的復合材料后，進行時效處理。