一种金属/陶瓷三层复合材料
阅读：1发布：2021-11-20
专利汇可以提供一种金属/陶瓷三层复合材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种金属/陶瓷三层 复合材料 ，包括金属层、陶瓷层、金属/陶瓷过渡层，金属/陶瓷过渡层位于金属层和陶瓷层之间。本实用新型耐磨损，耐高温，耐 腐蚀 ，并兼具较好的可塑性和韧性，且生产成本低。，下面是一种金属/陶瓷三层复合材料专利的具体信息内容。
一种金属/陶瓷三层复合材料
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种金属/陶瓷复合材料，尤其是涉及一种金属/陶瓷三层复合材料。
背景技术
[0002] 陶瓷是一种集耐磨、耐高温、高硬度和抗腐蚀等多种优良性能于一体的高性能材料，但是在常温下，韧性差，成型困难；金属虽然具有可塑性和韧性，但耐磨、耐高温、抗腐蚀性能较差。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：其包括金属层、陶瓷层、金属/陶瓷过渡层构成，金属/陶瓷过渡层位于金属层和陶瓷层之间。
[0005] 所述金属/陶瓷过渡层的厚度，占材料总厚度的40-60％，金属层厚度占材料总厚度的20-30％，陶瓷层厚度占材料总厚度的20-30％。
[0006] 优选方案：所述金属层与陶瓷层厚度相等。
[0007] 金属/陶瓷过渡层厚度较大，金属层与陶瓷层厚度较小，有利于减少金属层与陶瓷层之间结构与性能的差异，改善复合层结构的界面相容性。
[0008] 金属层和陶瓷层分别由金属粉末和陶瓷粉末分别添加粘结剂烧结形成；金属/陶瓷过渡层由金属粉末和陶瓷粉末的混合物添加粘结剂烧结形成。所述金属粉末和陶瓷粉末的混合物中，金属粉末含量为30-40wt％，陶瓷粉末含量为60-70wt％；各层粉末原料与粘结剂的重量配比为60-75％。
[0010] 所述粘结剂可选用现有公知烧结用粘结剂，但优选以下组分配制而成的粘结剂：高密度聚乙烯30-45wt％，硬脂酸5-10wt％，石蜡30-40wt％，聚乙烯蜡8-12wt％，聚丙烯
8-12wt％。
8-12wt％。
[0011] 金属/陶瓷过渡层的理化性质介于金属层与陶瓷层之间，一方面缓和了两种不同材料不同性能的冲突，另一方面通过物理渗透和化学反应的方式使金属层与陶瓷层可以很好的结合在一起，增强界面性能，促进两种不同材料之间力与热的传递，有效提高材料的复合性能。陶瓷的模量远大于金属，金属的韧性远好于陶瓷，复合中间的陶瓷/金属复合层既含有金属成分又含有陶瓷成分，减弱了内外两层结构上的突变，削弱了中间过渡层的总体模量与金属层、陶瓷层之间的差距，减小了两层结构在外力作用下产生的残余应力，提高了材料的振动性能。
[0013] 图1为本实用新型实施例的金属/陶瓷三层复合材料结构示意图。
[0014] 图中：1、铝镁合金层；2、金属/陶瓷过渡层；3、氧化铝陶瓷层。
具体实施方式
[0015] 以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016] 实施例1
[0017] 参照图1，本实用新型之金属/陶瓷三层复合材料实施例由铝镁合金层1、铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层2、氧化铝陶瓷层3构成，铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层2位于铝镁合金层1和氧化铝陶瓷层3之间。
[0018] 本实施例铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层2厚8毫米，陶瓷层厚3毫米，金属层厚3毫米。
[0019] 铝镁合金层1、氧化铝陶瓷层3分别由铝镁合金粉末和氧化铝陶瓷粉末分别添加粘结剂烧结形成；铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层2由铝镁合金粉末和氧化铝陶瓷粉末的组合物添加粘结剂烧结形成。所述铝镁合金粉末和氧化铝陶瓷粉末的组合物中，铝镁合金粉末质量占35wt％，氧化铝陶瓷粉末质量占65wt％；各层粉末原料重量占粉末原料与粘结剂总重量的70％。
[0020] 粘结剂的配方为：高密度聚乙烯40wt％，硬脂酸8wt％，石蜡32wt％，聚乙烯蜡10wt％，聚丙烯10wt％。
[0021] 制备：1)将粉末原料进行细化处理，控制粒径0.5-2μm，将粉末原料分成4等份，分次加入，搅拌均匀；充分混合后，再将混合料在烘箱中静置24小时，陈化；2)将陈化的混合料通过挤出机挤出造粒，将混合料制成长4mm，直径2mm的条状；3)用尼龙6/6薄膜将模具型腔按预定尺寸分隔成三个空腔，将所述三种混合料通过三台注射机分别同步注入同一模具型腔被用尼龙6/6薄膜分隔成的三个空腔内，制成坯体，静置24小时；4)在350℃下对坏体进行热脱脂20小时；5)将脱脂坯置于高温高压电炉中，在空气气氛中于1550℃烧结形成致密工件，在室温至500℃、1100℃-1550℃区间升温速率为1℃/min，其它区间升温速率为5℃/min，压强为250MPa。
[0022] 粘结剂配制：先将称取的高密度聚乙烯加热到190℃，使其由白色粒状变为无色的稠状物质，再加入硬脂酸，温度控制在170℃；待硬脂酸溶解后冷却至148℃，加入液体石蜡及聚乙烯蜡，继续加热，温度控制在148℃，直至全部混合均匀，呈白色粘稠状物质。
[0023] 本实施例金属/陶瓷三层复合材料产品，用硬度实验机来测试复合材料的力学性能，复合材料综合硬度HB大于350，耐热温度高达1200℃，同时保持了陶瓷层较高的耐摩度、抗腐蚀性强以及铝镁合金良好的延展性，当受到严重冲击或静压时这种结构可以有效地吸收冲击能量，减少冲击和过高静压对氧化铝陶瓷层的损坏。
[0024] 实施例2
[0025] 本金属/陶瓷三层复合材料实施例，铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层厚6毫米，陶瓷层厚3毫米，金属层厚3毫米。
[0026] 所述铝镁合金粉末和氧化铝陶瓷粉末的组合物中，铝镁合金粉末质量占30wt％，氧化铝陶瓷粉末质量占70wt％；各层粉末原料重量占粉末原料与粘结剂总重量的60％。
[0027] 粘结剂的配方为：高密度聚乙烯30wt％，硬脂酸10wt％，石蜡38wt％，聚乙烯蜡11wt％，聚丙烯11wt％。
[0028] 制备方法同实施例1。
[0029] 本实施例金属/陶瓷三层复合材料产品，用硬度实验机来测试复合材料的力学性能，复合材料综合硬度HB大于400，陶瓷面耐热温度高达1370℃，同时保持了陶瓷层较高的耐摩度、抗腐蚀性强以及铝镁合金良好的延展性，当受到严重冲击或静压时这种结构可以有效地吸收冲击能量，减少冲击和过高静压对氧化铝陶瓷层的损坏。
[0030] 实施例3
[0031] 本金属/陶瓷三层复合材料实施例，铝镁合金/氧化铝陶瓷过渡层厚8.8毫米，陶瓷层厚5.6毫米，金属层厚5.6毫米。余同实施例1。
[0032] 所述铝镁合金粉末和氧化铝陶瓷粉末的组合物中，铝镁合金粉末质量占40wt％，氧化铝陶瓷粉末质量占60wt％；各层粉末原料重量占粉末原料与粘结剂总重量的75％。
[0033] 粘结剂的配方为：高密度聚乙烯38wt％，硬脂酸9wt％，石蜡35wt％，聚乙烯蜡9wt％，聚丙烯9wt％。
[0034] 制备方法同实施例1。
[0035] 本实施例金属/陶瓷三层复合材料产品，用硬度实验机来测试复合材料的力学性能，复合材料综合硬度HB大于320，耐热温度高达1320℃，同时保持了陶瓷层较高的耐摩度、抗腐蚀性强以及铝镁合金良好的延展性，当受到严重冲击或静压时这种结构可以有效地吸收冲击能量，减少冲击和过高静压对氧化铝陶瓷层的损坏。
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