本发明涉及金属陶瓷材料
技术领域：
，具体涉及一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法。
背景技术：
：金属陶瓷，是一种由金属或合金同一种或几种陶瓷相所组成的非均质的复合材料，它既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又有较好的金属韧性和可塑性，用途极其广泛，是一类非常重要的工具材料和结构材料，对工业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用，除此以外，金属陶瓷材料还具有耐高温性能好、耐蚀性好、绝缘性好的特点；但是金属陶瓷材料的脆性较大，对于外界环境温度的突然变化，对其性能有较大的破坏。金属陶瓷材料的导热性能也非常重要，具有较好的导热性能的金属陶瓷材料的用途会更加广阔。传统的陶瓷材料具有较高强度，但抗冲击性和韧性较差，在碰撞过程中很容易破碎，而传统的金属合金材料虽然具有良好的柔韧性，但强度不够，与硬度较大的材料摩擦时，极易磨损，消耗大，金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铜、钴、镍、铬、钨、钼等)及其合金，因此，研制出高强度、高韧性的金属陶瓷已成为材料研究领域中一个亟待解决的热点问题。中国专利cn106834867b的发明专利公开了了一种改性金属陶瓷材料制备方法，所述改性金属陶瓷材料由以下质量份数组成：二氧化钛25份～40份、氧化锆25份～35份、碳黑30份～50份、硼化钛20份～25份、氧化钼8份～12份、氨基粘土14份～20份、蛇纹石6份～12份、金红石10份～16份、稀土氧化物7份～15份、聚丙烯酸钠4份～9份，但制备的金属陶瓷材料耐热的特性不好，仍有待提高。中国专利cn104388792b公开了一种耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述材料：三氧化二镍为11份～22份、氧化镁为5份～11份、二硼化锆为7份～11份、二氧化钍为2份～4份、氧化铋为4份～7份、锌为5份～9份、铜为7份～13份、锗为2份～4份、铜为12份～17份，制备方法步骤如下：(1)将各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合；(2)将混合均一的材料用球磨机进行球磨；(3)球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，将炉内温度升高为720℃～780℃，保温，继续升高热压炉内温度为1520℃～1610℃，烧结，冷却，制备为耐高温的金属陶瓷材料，但该发明制备的金属陶瓷材料机械强度低，市场应用前景不好。技术实现要素：本发明针对上述问题，提供一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，制备所述耐高温陶瓷金属材料的原料及重量份数为：硅酸三钙9份～20份，纳米三氧化二铝20份～30份，二氧化锆5份～6份，聚丙烯酸钠3份～6份，硅化钨14份～18份，二氧化钛12份～16份，碳化硅4份～7份，氢氧化锌15份～20份，氧化钡10份～16份，三氧化二镍11份～14份，铜15份～20份；添加的二氧化锆可作为高效的高温隔热剂，二氧化钛、纳米三氧化二铝能够减少材料中静电荷的产生，硅化钨配合三氧化二镍，提高了材料的韧性；步骤s2，将所述重量份的氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混，过600目筛得a料；步骤s3，将所述重量份的二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为200rpm～400rpm的球磨机中，第一次球磨6h～8h，然后加入所述重量份的硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末第二次球磨10h～13h，再加入所述重量份的硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末第三次球磨6h～7h，最后加入步骤s2中的a料，第四次球磨，过1000目筛得到b料；分次球磨能使原料研磨充分，避免大颗粒的出现，能充分利用原料，不造成浪费；步骤s4，将步骤s3中的b料送入模具中，利用压制力为180kn～200kn的双向压力机进行模压成型；步骤s5，将步骤s4中的模压成型的材料在烧结炉中第一次升温后，保温8h～10h，然后第二次升温至1450℃～1650℃，保温12h～16h，第三次升温至1800℃～1920℃，保温，最后以20℃/min～40℃/min的速度冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料；经过分次升温、保温，能使材料受热均匀，烧结出的材料更耐高温。进一步的，步骤s2中，研磨共混时间为40min～60min。进一步的，步骤s3中，第四次球磨时间为4h～6h。进一步的，步骤s4中，双向压力机持压时间为20s～40s。进一步的，步骤s5中，烧结炉压力为80mpa～100mpa。进一步的，步骤s5中，第一次升温速度为20℃/min～40℃/min升温至400℃～490℃。进一步的，步骤s5中，第二次升温速度为40℃/min～60℃/min。进一步的，步骤s5中，第三次以70℃/min～100℃/min的速度升温至1850℃～1900℃。进一步的，步骤s5中，第三次保温时间为6h～8h。本申请的优点是：(1)本发明公开的耐高温陶瓷金属材料中添加二氧化锆、碳化硅、纳米三氧化二铝陶瓷相金属氧化物组合，极大地提高了材料的机械强度，碳硅化物配合稀土氧化物，提高了材料的韧性，综合增加了材料的使用寿命；(2)本发明公开的耐高温陶瓷金属材料通过球磨、压制、烧结得到的金属陶瓷材料具备了非常良好的耐高温强度，在较高的温度下保留了其较高的硬度，可作为耐热的金属陶瓷材料用于发动机、结构件等一些对耐热要求较高的领域中，提高制备的产品的性能。具体实施方式以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，制备所述耐高温陶瓷金属材料的原料及重量份数为：硅酸三钙9kg，纳米三氧化二铝20kg，二氧化锆5kg，聚丙烯酸钠3kg，硅化钨14kg，二氧化钛12kg，碳化硅4kg，氢氧化锌15kg，氧化钡10kg，三氧化二镍11kg，铜15kg；步骤s2，将所述重量份的氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混40min，过600目筛得a料；步骤s3，将所述重量份的二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为200rpm的球磨机中，第一次球磨6h，然后加入所述重量份的硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末第二次球磨10h，再加入所述重量份的硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末第三次球磨6h，最后加入步骤s2中的a料，第四次球磨4h，过1000目筛得到b料；步骤s4，将步骤s3中的b料送入模具中，利用压制力为180kn的双向压力机进行模压成型，双向压力机持压时间为20s；步骤s5，将步骤s4中的模压成型的材料在压力为80mpa烧结炉中以20℃/min的速度第一次升温至400℃的温度，第一次保温8h，然后以40℃/min的速度第二次升温至1450℃，第二次保温12h，第三次以70℃/min的速度升温至1880℃，第三次保温6h，最后以20℃/min的冷却速度冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料。实施例2一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，制备所述耐高温陶瓷金属材料的原料及重量份数为：硅酸三钙20kg，纳米三氧化二铝30kg，二氧化锆6kg，聚丙烯酸钠6kg，硅化钨18kg，二氧化钛16kg，碳化硅7kg，氢氧化锌20kg，氧化钡16kg，三氧化二镍14kg，铜20kg；步骤s2，将所述重量份的氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混40min～60min，过600目筛得a料；步骤s3，将所述重量份的二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为400rpm的球磨机中，第一次球磨8h，然后加入所述重量份的硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末第二次球磨13h，再加入所述重量份的硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末第三次球磨7h，最后加入步骤s2中的a料，第四次球磨6h，过1000目筛得到b料；步骤s4，将步骤s3中的b料送入模具中，利用压制力为200kn的双向压力机进行模压成型，双向压力机持压时间为40s；步骤s5，将步骤s4中的模压成型的材料在压力为100mpa烧结炉中以40℃/min的速度第一次升温至490℃的温度，第一次保温10h，然后以60℃/min的速度第二次升温至1650℃，第二次保温16h，第三次以100℃/min的速度升温至1900℃，第三次保温8h，最后以40℃/min的冷却速度冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料。实施例3一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，制备所述耐高温陶瓷金属材料的原料及重量份数为：硅酸三钙15kg，纳米三氧化二铝25kg，二氧化锆5.5kg，聚丙烯酸钠6kg，硅化钨16kg，二氧化钛14kg，碳化硅6kg，氢氧化锌18kg，氧化钡14kg，三氧化二镍13kg，铜18kg；步骤s2，将所述重量份的氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混60min，过600目筛得a料；步骤s3，将所述重量份的二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为300rpm的球磨机中，第一次球磨7h，然后加入所述重量份的硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末第二次球磨12h，再加入所述重量份的硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末第三次球磨6.5h，最后加入步骤s2中的a料，第四次球磨5h，过1000目筛得到b料；步骤s4，将步骤s3中的b料送入模具中，利用压制力为190kn的双向压力机进行模压成型，双向压力机持压时间为30s；步骤s5，将步骤s4中的模压成型的材料在压力为90mpa烧结炉中以30℃/min的速度第一次升温至460℃的温度，第一次保温9h，然后以50℃/min的速度第二次升温至1550℃，第二次保温14h，第三次以800℃/min的速度升温至1890℃，第三次保温7h，最后以30℃/min的冷却速度冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料。实验例根据据gb/t4338-2006将用本发明实施例1～3制备方法制得的耐高温陶瓷金属材料在1100℃时进行测试，并与市售的耐高温陶瓷金属材料进行对比，结果如下表1：表1用本发明实施例1～3制备方法所得耐高温陶瓷金属材料的性能性能样品1样品2样品3市售抗静电塑料抗压强度mpa530610560460断裂韧性mpa·m1/2141614.69抗弯强度mpa2360243021002010冲击韧性j/cm22023.12216硬度hra92.395.692.489.5从上表1可以看出，用本发明制备方法制得的耐高温陶瓷金属材料抗压强度、抗弯强度、断裂韧性、冲击韧性、硬度均较好，与市售的耐高温陶瓷金属材料相比，通过该制备方法可得到机械性能好的耐高温陶瓷金属材料，且生产成本较低，市场应用前景好。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤s1，制备所述耐高温陶瓷金属材料的原料及重量份数为：硅酸三钙9份～20份，纳米三氧化二铝20份～30份，二氧化锆5份～6份，聚丙烯酸钠3份～6份，硅化钨14份～18份，二氧化钛12份～16份，碳化硅4份～7份，氢氧化锌15份～20份，氧化钡10份～16份，三氧化二镍11份～14份，铜15份～20份；
步骤s2，将所述重量份的氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混，过600目筛得a料；
步骤s3，将所述重量份的二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为200rpm～400rpm的球磨机中，第一次球磨6h～8h，然后加入所述重量份的硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末第二次球磨10h～13h，再加入所述重量份的硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末第三次球磨6h～7h，最后加入步骤s2中的a料，第四次球磨，过1000目筛得到b料；
步骤s4，将步骤s3中的b料送入模具中，利用压制力为180kn～200kn的双向压力机进行模压成型；
步骤s5，将步骤s4中的模压成型的材料在烧结炉中第一次升温后，保温8h～10h，然后第二次升温至1450℃～1650℃，保温12h～16h，第三次升温至1800℃～1920℃，保温，最后以20℃/min～40℃/min的速度冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述研磨共混时间为40min～60min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述第四次球磨时间为4h～6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述双向压力机持压时间为20s～40s。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述烧结炉压力为80mpa～100mpa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述第一次升温速度为20℃/min～40℃/min升温至400℃～490℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述第二次升温速度为40℃/min～60℃/min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述第三次以70℃/min～100℃/min的速度升温至1850℃～1900℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述第三次保温时间为6h～8h。
技术总结本发明公开了一种耐高温陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化锌、碳化硅、铜、纳米三氧化二铝粉末研磨共混，过600目筛得A料；将二氧化钛、氧化钡粉末加入转速为200rpm～400rpm的球磨机中球磨，然后加入硅酸三钙、聚丙烯酸钠粉末，再加入硅化钨、二氧化锆、三氧化二镍粉末，最后加入A料，过1000目筛得到B料；将B料送入模具中，利用双向压力机进行模压成型；将模压成型的材料在烧结炉中升温至400℃～490℃的温度保温，然后升温至1450℃～1650℃保温，最后升温至1800℃～1920℃保温，最后冷却至室温，即得到所述耐高温陶瓷金属材料。
技术研发人员：梁世杰
受保护的技术使用者：福建省盛荣生态花卉研究院有限责任公司
技术研发日：2020.03.26
技术公布日：2020.06.09
