[發明專利]金屬強化陶瓷板及其制備方法

有效

• 申請號: 201410000256.2
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103771892A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王彥順
• 申請（專利權）人: 大連金瑪硼業科技集團有限公司
• 主分類號: C04B35/76
• 分類號: C04B35/76;C04B35/622
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司 21119
• 代理人: 龍鋒

技術領域

本發明涉及一種復合型陶瓷板及其制備方法，特別是一種金屬強化陶瓷板及其制備方法。

背景技術

工程材料有各種不同的分類方法，比較科學的方法是根據材料的本性或材料結合鍵的性質進行分類。一般地，工程材料分為金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復合材料四大類。

金屬材料是最重要的工程材料，它包括金屬和以金屬為基的合金。由于金屬構成原子之間的結合鍵基本上是金屬鍵，所以金屬材料皆為金屬晶體，導電、導熱、延展性都很好。金屬材料具有良好的加工性能，可以通過沖壓、車削、焊接等多種方式進行加工，并且可以根據需要調整化學成分和熱處理方式得到人們需要的各種產品。而且金屬材料的可靠性較好，生產工藝成熟，產品性能穩定，所以是最重要的工程材料。

陶瓷材料具有硬度高，化學成分穩定，抗腐蝕、耐高溫等優點，但其缺點是質脆，經不起熱沖擊。而且陶瓷材料的可靠性不如金屬材料。陶瓷材料具有脆性高、韌性不好和后加工困難等缺點，所以在很大程度上限制了陶瓷材料的應用范圍。

以往也有過陶瓷—金屬復合材料方面的研究。比如金屬基陶瓷復合物材料，通過向金屬基體中增加陶瓷相提高金屬的硬度和耐磨性能，金屬纖維增強陶瓷復合材料，通過在陶瓷中增加金屬纖維或晶須增加陶瓷的韌性、抗沖擊性能等等。添加的方式通常是將增強相混入基體原料中或在原料中添加能產生增強相的原料通過原位反應生成細小的增強相。但是以往的技術都存在增強相在基體中分布不均勻，材料性能可控性不好等現象。而且原料價格較高，限制了產品的生產規模和應用范圍。

金屬和陶瓷材料在防彈領域的應用情況與一般情況基本一致。金屬防彈材料的加工性能好、強度性能穩定、易于安裝和檢修、韌性好、抗多次擊打能力好。但硬度低、高溫強度差、密度高、重量大、不耐腐蝕。陶瓷材料具有硬度好、密度小、抗壓強度高、高溫強度高、彈性模量高、化學穩定性好、耐腐蝕等優點，但同樣也有形狀加工困難、性能不穩定、脆性高、韌性差、抗多次擊打能力較弱的缺點。只有將上述兩類材料復合起來才能達到優勢互補，充分發揮陶瓷硬度高、密度小，金屬韌性好、抗多次擊打能力強的特點，從而得到重量輕、防彈效果好又抗多次擊打的新型防彈材料。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種增強相在基體中分布均勻、材料性能可控性好的金屬強化陶瓷板。

本發明的另一個目的是提供上述金屬強化陶瓷板的制備方法。

本發明的目的是采用以下技術方案來實現的。

一方面，本發明提供一種金屬強化陶瓷板，該陶瓷板是通過一個燒制步驟來制備的，所述陶瓷板含有增強金屬網、由陶瓷粉末熔膠形成的基體和玻璃粉助燒劑。

優選地，所述的增強金屬網為編織金屬網或焊接金屬網。這兩種金屬網可以為金屬強化陶瓷板提供與其金屬絲平行的二維拉力約束。為了增加厚度方向的增強效果可以使用焊接或者捆扎的方式使幾層金屬網形成三維立體結構，從而達到三個方向的增強效果。

優選地，所述增強金屬網的材料可以選用各種金屬或者合金，例如碳鋼、不銹鋼、鈦、鎳等等。

優選地，所述陶瓷粉末選用碳化硼、碳化硅、氧化鋁或其它高硬度的陶瓷材料。使用時根據對產品的硬度、防彈性能、重量和成本要求進行選擇。

優選地，所述玻璃粉助燒劑的添加量為所述金屬強化陶瓷材料總重量的10-50%。玻璃粉材料可以根據增強金屬網和陶瓷粉末的情況進行選擇，以保證良好的膨脹系數匹配、良好的化學穩定性和良好的浸潤效果。

另一方面，本發明提供一種金屬強化陶瓷板的制備方法，所述方法包括以下步驟：

1）選擇合適的原材料，按比例混合成為陶瓷原料。

????2）選擇合適的金屬增強材料，并裁減、捆扎或者焊接成略小于目標產品的尺寸。

????3）使用模具成型。

????4）使用窯爐熱處理。

????選擇原料時需要根據產品的性能要求、成本約束選擇合適的原料種類；根據產品的規格尺寸選擇合適的陶瓷材料粒度組成和增強金屬網的規格、尺寸。材料的選擇以保證產品性價比和可加工性的優化為目的。

????優選地，步驟3）中所述的模具成型方式選用常溫振搗澆鑄、模具壓制、高溫熱壓澆鑄中的一種，目的是得到規定尺寸的密實程度較高的產品。如果采用常溫成型工藝，為保證生坯強度需要添加適當的粘結劑，常見的酚醛樹脂、纖維素、石蠟、聚乙烯醇等粘結劑都可以使用。