[发明专利]一种制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法

权利要求书

1.一种制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)配制各组分层的粉体，所述的组分层包括最外层的高熔点组分层、最内层的低熔点组分层及中间的过渡层；

b)在石墨模具内放置偶数个样品，相邻两个样品间组分的过渡顺序沿着模具轴向呈上下对称，在相邻两个样品的接触界面处以石墨片或者碳毡隔开；采用过渡层与低熔点组分层交替层铺的方式铺放各组分层粉体，且每个样品组分层的铺放顺序应保证与石墨冲头接触的组分层为高熔点组分层；在高熔点组分层与石墨冲头之间铺设有碳纸；

c)一步烧结：采用放电等离子体快速烧结工艺，其中升温速率为10～1000℃/min，烧结温度低于高熔点组分的熔点，且高于低熔点组分的熔点，压力为5～1500MPa，保温时间为0～30分钟。

2.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：在相邻两个样品的接触界面处均为低熔点组分层或均为高熔点组分层。

3.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的高熔点组分层由过渡金属单质，过渡金属的合金，过渡金属的碳化物、硼化物或氮化物，碳化物、氮化物、硼化物的固溶物，过渡金属与硼、碳、氮所形成的三元化合物，及碳化硼、碳化硅、氮化硅或氮化硼单相陶瓷中的任意一种或多种材料组成。

4.根据权利要求3所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属单质为钨、钼、铌、铼、锇、铱或钽中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属的碳化物为碳化锆、碳化钽、碳化钨或碳化钒中的任意一种；所述的过渡金属的硼化物为硼化铪、硼化锆、硼化铬或硼化钒中的任意一种；所述的过渡金属的氮化物为氮化钛、氮化锆、氮化铪或氮化钽中的任意一种。

6.根据权利要求3所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属与硼、碳、氮所形成的三元化合物为Hf₂Al₄C₅、Hf₃Al₄C₆、Zr₃Al₃C₅、Zr₂Al₃C₄或Ti₃SiC₂中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的低熔点组分层由金属铝组成。

8.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的过渡层由金属单质和/或金属合金组成。

9.根据权利要求8所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的金属单质为铝、铜、镁、钙或锌中的任意一种或多种；所述的金属合金为镁合金、铝合金、钛合金或钢合金中的任意一种或多种。

10.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的高熔点组分层的粉体粒径为10nm～1000μm。

11.根据权利要求1所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：各组分层中添加有第三相。

12.根据权利要求11所述的制备具有显著熔点差异组分的功能梯度复合材料的方法，其特征在于：所述的第三相为高熔点烧结助剂、物相稳定剂或增韧补强剂中的任意一种或多种。