[发明专利]一种层状复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，涉及一种层状复合材料及其制备方法。

背景技术

在铂族金属中，铂由于具有高的熔点、良好的抗腐蚀性、良好的成形性与可焊性等特性而被广泛应用于玻璃、玻璃纤维等领域中。但是，铂的价格昂贵，且在高温下使用时存在强度低、易产生蠕变变形和失效等问题，因此，如何提高铂材料高温持久强度和抗蠕变性能的同时降低成本，是当今研究的热点。

为了降低铂材料的成本，申请号为200610041466.1的中国专利文献公开了一种强化铂材料及其制造方法，该强化铂材料外层为纯铂，中间层为弥散强化铂；该强化铂材料得制备方法为：向Pt或Pt-Rh合金中加入适量的Zr进行真空熔炼，得到铸锭，将铸锭轧制成厚度小于0.5mm的薄板，对薄板进行内氧化处理使Zr氧化生成ZrO₂，再对氧化后的薄板进行热静压复合，从而得到强化铂材料。但是，由于外层为纯铂，致使该材料的高温力学性能降低，并且对薄板进行内氧化处理的时间长达30小时，不利于贵金属的快速周转流通。

在铂族金属中，钯的冷加工性能、焊接性能、导电性能等与铂接近，且其价格与铂相比低三分之二，是铂的理想替代材料。《铂族金属回顾》(Platinum Metals Rev.)期刊文献报道了一种铂族金属复合材料，该复合材料外层为弥散强化Pt，中间层为纯Pd，该铂族金属复合材料的制备方法为：根据层状复合材料之间的比例，将钯锭封装入弥散强化铂材内，然后在900℃下进行退火处理使钯和铂之间进行扩散结合，最后热锻成1.5mm后的板材。该铂族金属复合材料中部分金属铂被金属钯所替代，降低了昂贵金属铂的用量，从而降低生产成本。但是，由于纯钯的熔点较铂低200℃左右，且钯的高温综合性能较差，因此，该复合材料的高温持久强度较差，从而影响材料的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种层状复合材料及其制备方法，该层状复合材料具有良好的高温持久强度。

本发明提供一种层状复合材料，包括依次相接触的第一弥散强化Pt基合金层、弥散强化Pd基合金层和第二弥散强化Pt基合金层。

优选的，所述第一弥散强化Pt基合金层由第一弥散强化Pt基合金形成，所述第一弥散强化Pt基合金的基材为Pt或Pt-Rh合金，所述第一弥散强化Pt基合金的弥散强化相为Zr的氧化物、Y的氧化物、La的氧化物和Er的氧化物中的一种或几种。

优选的，所述第一弥散强化Pt基合金的弥散强化相与所述第一弥散强化Pt基合金的质量比为(0.01～1.20)∶100。

优选的，所述弥散强化Pd基合金层由弥散强化Pd基合金形成，所述弥散强化Pd基合金的基材为Pd-Rh合金、Pd-Ir合金或Pd-Rh-Ir合金，所述弥散强化Pd基合金的弥散强化相为Zr的氧化物、Y的氧化物、La的氧化物和Er的氧化物中的一种或几种。

优选的，所述弥散强化Pd基合金的弥散强化相与所述弥散强化Pd基合金的质量比为(0.01～1.20)∶100。

优选的，所述第二弥散强化Pt基合金层由第二弥散强化Pt基合金形成，所述第二弥散强化Pt基合金的基材为Pt或Pt-Rh合金，所述第二弥散强化Pt基合金的弥散强化相为Zr的氧化物、Y的氧化物、La的氧化物和Er的氧化物中的一种或几种。

优选的，所述第二弥散强化Pt基合金的弥散强化相与所述第二弥散强化Pt基合金的质量比为(0.01～1.20)∶100。

优选的，所述第一弥散强化Pt基合金层、弥散强化Pd基合金层和第二弥散强化Pt基合金层的质量比为(1～4)∶(2～8)∶(1～4)。

本发明还提供一种层状复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将第一贵金属与Zr、Y、La和Er中的一种或几种进行合金化、熔铸、粉末化处理，得到Pt基多元合金粉末，所述第一贵金属为Pt和/或Rh；

将第二贵金属与Zr、Y、La和Er中的一种或几种进行合金化、熔铸、粉末化处理，得到Pd基多元合金粉末，所述第二贵金属为Pd和/或第三贵金属，所述第三贵金属为Rh和/或Ir；

将所述Pd基多元合金粉末置于两层Pt基多元合金粉末之间进行内氧化-烧结处理、热压成型和锻打处理，得到层状复合材料。

优选的，所述内氧化-烧结处理的温度为400～1200℃，处理时间为4～10h。