[發明專利]一種周期微桁架結構的陶瓷骨架增強金屬復合材料

有效

• 申請號: 201310011069.X
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103060597A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 房明;喻亮;葛錦明;張顯南;俞曉祥
• 申請（專利權）人: 浙江天樂新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張允姿

技術領域

本發明屬于陶瓷-金屬復合材料制備技術領域，特別涉及一種制備周期微桁架結構陶瓷骨架增強金屬復合材料的制備方法?

背景技術

隨著現代航空航天、交通運輸等領域的快速發展，結構振動和噪聲問題越來越受關注，特別是在不影響高速列車制動性能前提下對制動盤和閘片減震降噪的要求越來越高。一些功能與結構一體化的新型材料，如點陣材料、蜂窩夾層結構材料、格柵材料等，因其顯著的減震降噪和卓越的摩擦學性能而吸引了國內外諸多學者的研究。它們均是由若干相同的單胞結構按照相同的方式在一定方向連接形成周期結構，具有孔隙率高、質量超輕、比強度和比剛度高、抗沖擊能力強，吸能降噪性能顯著等優點，被廣泛應用于各個工業領域。具有代表性的周期微桁架結構有疊層結構、全三角點陣結構、八面體結構、Kagome結構、四面體和四棱錐點陣夾芯結構等。通常周期微桁架復合材料可以由周期微桁架金屬為增強體與填充于其間的粘彈性材料（主要包括碳、石墨、橡膠、樹脂、泡沫等非金屬）復合而成，是一種高阻尼復合材料，為控制振動、噪聲提供了廣闊的發展空間。此外，周期微桁架復合材料還可以由周期微桁架金屬為增強體與填充于其間的金屬材料（主要包括鋁、鎂、銅，鋼與其合金）復合而成。發明專利201010527869.3《用于微桁架泡沫材料加工的動態遮蔽方法》，201010527906.0《用于微桁架泡沫材料加工的動態投射方法》和201110032702.4《微桁架加工工藝的光約束方案》等涉及一種用于制作輻射固化結構的系統及其制備方法。發明專利200880114384涉及微型桁架薄片面板組件。發明專利200710072452.0涉及一種Si-Al復合材料，其中Si增強體的顆粒聯結起來形成三維網絡結構。專利02132534.0提供了具有三維網絡結構的多組分陶瓷材料的成分和制備方法。專利02137504.6選取木質材料制備具有不同空隙率的生態陶瓷，然后真空高壓條件下，將金屬復合于多孔生態陶瓷內，制備得到具有網絡互穿結構的生態陶瓷金屬復合材料。專利97194266.8所說的CMC含有一種連續的陶瓷相和一種分散在連續的陶瓷相中的不連續的金屬相。201110417995.8涉及一種三維網絡狀分布的Ti2AlN顆粒增強TiAl基復合材料及其制備方法。發明專利200510042422.6涉及網絡陶瓷骨架增強金屬基復合材料的制備方法及其裝置。發明專利200510046691.X則涉及三維網絡陶瓷—金屬摩擦復合材料的真空—氣壓鑄造方法。此外還有許多關于制備網絡陶瓷和泡沫陶瓷及其復合材料的方法，具體為以具有貫通孔的網孔海綿為前驅體經過浸漿，對浸好漿料的海綿進行燒結固化后，澆注金屬液來填充空隙。這些方法都屬于模板法，由于采用網孔海綿，聚氨酯泡沫，或者天然木質材料為前驅體，故制備的網絡陶瓷有很多閉孔，導致金屬無法完全填充入網絡陶瓷的空隙中，復合材料中存在很多鑄造缺陷。其次，模板法制備的網絡陶瓷為空腔結構，抗壓抗折抗剪切性能不好，難以承受重載荷。此外，網絡陶瓷的結構不是周期性的結構，因此難以鑄造成尺寸準確，顯微結構均勻，具有各向同性的產品?

發明內容

本發明針對上述以網孔海綿、聚氨酯泡沫、天然木質等為前驅體的模板法制備的網絡陶瓷閉孔多，金屬無法完全填充而產生大量鑄造缺陷，骨架的空腔壁薄結構導致強度低，非周期結構導致復合材料顯微結構不均勻，各向異性明顯等問題，提出一種具有周期微桁架結構的金屬-陶瓷復合材料設計和制備方法。

為此，本發明提供以下技術方案：本發明方法通過以下工藝步驟實現：