【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐高温结构复合材料制备，具体涉及金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法。
技术介绍
1、陶瓷/金属复合材料具有较高的比强度、断裂韧性、耐腐蚀性、较低的热膨胀系数及良好的能量吸收性能，具有广泛的应用领域，包括航空航天、武器装备、汽车船舶、建筑工业、娱乐设施等领域，具有广阔的应用前景。目前常规的制备方法是先制备陶瓷再与金属复合。由于熔融态的金属与这些陶瓷的润湿性差，两相结合程度低，从而降低了材料的综合力学性能。因此在传递载荷的过程中会导致陶瓷相的脱落与不稳定，而影响复合材料的综合性能。
2、通过表面处理，如化学镀、陶瓷界面腐蚀、改变表面粗糙度等方法来调节界面的润湿性具有一定局限性，不仅对陶瓷相物理性能有一定要求，而且整个工艺制备过程复杂。
3、本专利技术从界面的结合效果出发，通过成分设计使陶瓷产生液相时与金属液相形成连续双液相共存状态并发生反应，在两相间生成单质、金属间化合物与固溶体混合的界面层，获得具有良好界面结合强度的陶瓷/金属复合材料的新工艺。解决了陶瓷/金属复合材料两相润湿性差，结合强度低，综合性能差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法。所要解决的技术问题在于使金属熔体与陶瓷产生液相时发生反应，在陶瓷相与金属相之间形成具有紧密结合的界面反应过渡层，以解决在制备陶瓷/金属复合材料过程中金属熔体与陶瓷相之间润湿性差、综合性能低的技术问题。
2、本专利技术的技术方
3、金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将陶瓷原料通过混合、机械成型获得陶瓷坯体；
5、（2）将陶瓷坯体与金属按一定比例配料，置于容器中，加热使金属熔化成液相，将陶瓷坯体与金属紧密结合，获得预制体；
6、（3）在800℃~1300℃条件下使预制体中的陶瓷产生液相时与金属液相形成连续双液相共存状态并发生界面反应，形成金属间化合物、单质及固溶体，得到具有界面反应过渡层的陶瓷/金属复合材料。
7、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，步骤（1）中，陶瓷原料包括sio2、al2o3、tio2、fe2o3、mno2中的一种或多种与cao、mgo、na2o、k2o中的一种或多种组合而成；陶瓷原料坯体的形状不限。
8、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，步骤（2）中，陶瓷坯体的液相点高于所用金属的熔点
9、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，金属物理形态为固态金属，包括但不限于块状、粉状。
10、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，所述步骤（2）中，预制体的制备过程中将金属与陶瓷胚体放入容器中，升温加热使金属熔化后，以加压或负压的方法渗流。
11、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，所述步骤（2）中，金属种类包括镁、铝及其合金，陶瓷坯体的体积分数为10%~90%。
12、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，所述步骤（3）中，预制体中的陶瓷坯体会在烧结温度800℃~1300℃之间附近产生液相；所用金属在烧结温度800℃~1300℃之间附近与陶瓷坯体发生反应；在发生界面反应的温度下保温5min~120min。
13、进一步的，上述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，所述步骤（3）中，在发生界面反应过程中，反应不仅会发生在两相交界处并在界面形成界面过渡层，而且金属熔体会沿着陶瓷坯体中的晶界向内扩散与其中的产生的液相发生反应，并在陶瓷内部析出单质、固溶体以及金属间化合物。
14、本专利技术的优点及有益效果：
15、1、本专利技术首次利用陶瓷产生液相时与金属液相形成连续双液相共存状态并发生界面反应的特点，通过渗流与化学反应制备了具有界面反应过渡层的陶瓷/金属复合材料。其优势在于，通过界面反应析出的金属间化合物、单质及固溶体分布于两相界面之间并形成界面层，这不仅可以使界面层与陶瓷、金属充分结合，弥补了金属与陶瓷之间因为机械结合留下的孔隙，大幅增加了两者的接触面积，而且陶瓷相与金属相能够与界面层相互扩散提高界面结合力，从而有效促进载荷传递，可极大限度的发挥界面层的作用使得复合材料具有更高的承载能力与抵御变形的能力等综合性能。而且，在陶瓷产生液相过程中，陶瓷液相会向外膨胀与外部的金属液相相互挤压促进界面的致密化与界面反应发生，从而实现界面层的紧密结合。
16、2、由于在特定温度范围内金属与陶瓷会处于连续双液相共存状态，可以根据实际需要的服役温度条件选择相匹配的金属与陶瓷进行复合，因此，该技术的适用范围广。
17、3、本专利技术提供的陶瓷/金属复合材料可以实现陶瓷相与金属相之间的良好润湿，解决了金属陶瓷复合材料因润湿性差，界面存在孔隙导致残余应力集中，界面开裂的关键问题。能够获得具有高比强度，高抗压强度，高能量吸收能力的陶瓷/金属复合材料。
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1.金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，陶瓷原料包括SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、MnO2中的一种或多种与CaO、MgO、Na2O、K2O中的一种或多种组合而成；陶瓷原料坯体的形状不限。
3.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，陶瓷坯体的液相点高于所用金属的熔点。
4.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，预制体的制备过程中，将金属与陶瓷坯体放入容器中，升温加热使金属熔化后，以加压或负压的方法渗流。
5.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，金属种类包括镁、铝及其合金；陶瓷胚体的体积分数为10%~90%。
6.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方
7.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在发生界面反应过程中，反应不仅会发生在两相交界处并在界面形成界面过渡层，而且金属熔体会沿着陶瓷坯体中的晶界向内扩散与其中的产生的液相发生反应，并在陶瓷内部析出单质、固溶体以及金属间化合物。
...【技术特征摘要】
1.金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，陶瓷原料包括sio2、al2o3、tio2、fe2o3、mno2中的一种或多种与cao、mgo、na2o、k2o中的一种或多种组合而成；陶瓷原料坯体的形状不限。
3.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，陶瓷坯体的液相点高于所用金属的熔点。
4.根据权利要求1所述的金属熔体与陶瓷液相反应形成界面的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，预制体的制备过程中，将金属与陶瓷坯体放入容器中，升温加热使金属熔化后，以加压或负压的方法渗流。
5.根据权利要求1...
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