一种金属陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术属于无机材料制备技术领域，特别涉及一种金属陶瓷的制备方法。本发明专利技术利用铝热反应原位生成金属熔体，并使金属熔体在超重力场作用下渗入多孔陶瓷坯体中，最终形成致密的金属陶瓷。本发明专利技术与现有技术相比，本发明专利技术的制备方法不需使用外部加热设备进行长时间热处理，可显著缩短金属陶瓷的制备周期，并大幅度降低能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料制备
，特别涉及。
技术介绍
金属陶瓷是金属与陶瓷共同组成的一种复合材料，它具有优良的力学性能，在工业上有着广泛的应用。目前，金属陶瓷主要通过粉末冶金或真空浸渗的方法进行制备。粉末冶金法是将金属和陶瓷粉末均匀混合后，进行长时间高温烧结。真空浸渗法是通过感应加热炉、电阻熔炼炉等加热设备将金属熔化，在真空状态下使金属熔体浸渗到多孔陶瓷坯体中。这两种方法都需要通过外部加热手段进行长时间热处理，生产周期长，能耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用铝热反应原位生成金属熔体，并使金属熔体在超重力场作用下渗入到多孔陶瓷坯体中，从而提供一种最终能够形成致密的金属陶瓷的制备方法。本专利技术的金属陶瓷的制备方法包括以下步骤:(I)配制铝热反应剂将Al粉和MxOy粉末混合均匀的一种以上的混合物料充分干燥，配制成铝热反应剂；其中，Al粉和MxOy粉末按照Al:Mx0y=2y:3的摩尔比混合，2y中的y为每摩尔MxOy中所含的氧原子的总摩尔数；Mx0yR表金属氧化物，选自Ni O、Fe2O3、Cr2O3、CrO3、MoO3、WO3中的一种；(2)超重力场中熔渗将步骤(I)配制好的铝热反应剂压制成孔隙率为45%彡孔隙率彡65%的压块，然后置于多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内，在超重力场中引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应，反应完成后，得到的产物自然分离为两层(上层为氧化铝，下层为金属陶瓷)，除去上层的氧化铝，得到的下层即为所述的金属陶瓷。所得到的金属陶瓷的相对致密度不低于 95%。所述的多孔陶瓷坯体的孔隙率为10% <孔隙率< 80%。所述的多孔陶瓷坯体的孔径优选为0.5 500 μ m。所述的在超重力场中引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应，是采用钨丝通电的加热方式引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应。 所述的超重力场是通过高速离心产生，其加速度为2000 50000m/s2。本专利技术与现有技术相比，本专利技术的制备方法不需使用外部加热设备进行长时间热处理，可显著缩短金属陶瓷的制备周期，并可大幅度降低能耗。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合具体实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不应视为仅局限于下面的实施例。实施例1.将Al粉和NiO粉末按照Al:Ni0=2:3的摩尔比混合均匀并充分干燥，制得铝热反应剂；将铝热反应剂压制成孔隙率为55%的压块，然后置于孔隙率为60%的平均孔径为3μ m的WC多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内；在加速度为10000m/S2的高速离心所产生的超重力场中采用钨丝通电的加热方式引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应；反应完成后，得到的产物自然分离为两层，上层为氧化铝，下层为金属陶瓷，除去上层的氧化铝，即得WC/Ni金属陶瓷。使用分析天平，依据阿基米德法进行测试表明，所制备的WC/Ni金属陶瓷的相对致密度为98%。实施例2.将Al粉和Fe2O3粉末按照Al:Fe203=2:1的摩尔比混合均匀并充分干燥，制得铝热反应剂；将铝热反应剂压制成孔隙率为45%的压块，然后置于孔隙率为10%的平均孔径为500 μ m的TiC多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内；在加速度为2000m/s2的高速离心所产生的超重力场中采用钨丝通电的加热方式引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应；反应完成后，得到的产物自然分离为两层，上层为氧化铝，下层为金属陶瓷，除去上层的氧化铝，即得TiC/Fe金属陶瓷。使用分析天平，依据阿基米德法进行测试表明，所制备的TiC/Fe金属陶瓷的相对致密度为95%。实施例3.将Al 粉和Cr2O3粉末按照Al: Cr203=2:1的摩尔比混合均匀并充分干燥，制得铝热反应剂；将铝热反应剂压制成孔隙率为65%的压块，然后置于孔隙率为80%的平均孔径为0.5 μ m的TiN多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内；在加速度为50000m/s2的高速离心所产生的超重力场中采用钨丝通电的加热方式引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应；反应完成后，得到的产物自然分离为两层，上层为氧化铝，下层为金属陶瓷，除去上层的氧化铝，即得TiN/Cr金属陶瓷。使用分析天平，依据阿基米德法进行测试表明，所制备的TiN/Cr金属陶瓷的相对致密度为99%。实施例4.将Al粉和CrO3粉末按照Al: Cr03=2:1的摩尔比混合，将Al粉和MoO3粉末按照Al:Mo03=2:1的摩尔比混合，将Al粉和WO3粉末按照Al: W03=2:1的摩尔比混合；将上述混合均匀的三种物料按照相同的重量份混合在一起并充分干燥，配制成铝热反应剂；将得到的铝热反应剂压制成孔隙率为50%的压块，然后置于孔隙率为50%的平均孔径为25 μ m的TiC-TiB2多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内；在加速度为5000m/s2的高速离心所产生的超重力场中采用钨丝通电的加热方式引发铝热反应剂发生剧烈的燃烧反应；反应完成后，得到的产物自然分离为两层，上层为氧化铝，下层为金属陶瓷，除去上层的氧化铝，即得TiC-TiB2/Cr-Mo-W金属陶瓷。使用分析天平，依据阿基米德法进行测试表明，所制备的TiC-TiB2/Cr-Mo-ff金属陶瓷的相对致密度为96%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属陶瓷的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤：（1）配制铝热反应剂将Al粉和MxOy粉末混合均匀的一种以上的混合物料充分干燥，配制成铝热反应剂；其中，Al粉和MxOy粉末按照Al:MxOy=2y:3的摩尔比混合，2y中的y为每摩尔MxOy中所含的氧原子的总摩尔数；MxOy代表金属氧化物，选自NiO、Fe2O3、Cr2O3、CrO3、MoO3、WO3中的一种；（2）超重力场中熔渗将步骤（1）配制好的铝热反应剂压制成孔隙率为45%≤孔隙率≤65%的压块，然后置于多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内，在超重力场中引发铝热反应剂发生燃烧反应，反应完成后，得到的产物自然分离为两层，除去上层的氧化铝，得到的下层为所述的金属陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种金属陶瓷的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤: (1)配制铝热反应剂 将Al粉和MxOy粉末混合均匀的一种以上的混合物料充分干燥，配制成铝热反应剂；其中，Al粉和MxOy粉末按照Al:Mx0y=2y:3的摩尔比混合，2y中的y为每摩尔MxOy中所含的氧原子的总摩尔数眞(\代表金属氧化物，选自Ni O、Fe2O3、Cr2O3、CrO3、MoO3、WO3中的一种； (2)超重力场中熔渗 将步骤(I)配制好的铝热反应剂压制成孔隙率为45% <孔隙率< 65%的压块，然后置于多孔陶瓷坯体上后一起放入石墨坩埚内，在超重力场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江涛，刘光华，杨增朝，柴豫，李国斌，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，大连汉顿工业有限公司，
类型：发明
国别省市：