[发明专利]形成具有功能梯度材料的新颖组合物的金属或陶瓷制品的方法和包含所述组合物的制品

权利要求书

1.一种制备金属或陶瓷组件的方法，所述方法包括：

a)提供至少一种第一粉末，所述第一粉末包含多个复合粒子，所述复合粒子由核粒子材料、所述核粒子材料上的中间层以及外层制得，其中所述核粒子材料的硬度高于所述中间层和所述外层两者的硬度，并且所述中间层的断裂韧性大于所述核粒子材料和所述外层两者的断裂韧性；

b)提供至少一种包含碳化物材料的第二粉末；

c)形成由所述第一和第二粉末混合物构成的生坯体，使得所述第一粉末混合物形成所述生坯体的第一部分，并且所述第二粉末混合物形成所述生坯体的第二部分；

d)对所述生坯体进行模制、压制或成形以形成压实体；和

e)烧结所述压实体以形成具有不同并置性质的部分的制品，所述生坯体的所述第一部分形成所述制品的硬质耐磨部分，并且所述生坯体的所述第二部分形成所述制品的坚韧的强负荷承载部分。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一粉末包含核粒子，所述核粒子包含选自以下的化合物：TiN、Ti(C,N)、TiC、TiB₂、ZrC、ZrN、ZrB₂、VC、VN、cBN、Al₂O₃、Si₃N₄、SiB₆、SiAlCB、W₂B₅、AlN、AlMgB₁₄、MoFeB(硼化铁钼)、MoS₂、MoSi₂、Mo₂B₅、Mo₂B和金刚石。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一粉末包含所述核粒子上的中间层，所述中间层包含至少一种选自WC、W₂C、工具钢、玻璃态和失透纳米钢合金、氮化硅、碳化钽或其组合的化合物。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述外层包含Co、Fe、Ni或其组合。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一种第一粉末包含9重量％至10重量％的Co。

6.如权利要求1所述的方法，其中包含碳化物材料的所述至少一种第二粉末包含WC-Co。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述WC-Co的粒度范围为0.5至5.0微米。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述生坯体的所述第一和第二粉末混合物在范围为20,000-40,000psi的压力下组合。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述模制、压制或成形包括至少一种选自注射模制、挤出、压延、带式浇注、粉末层覆或至少一种增材制造工艺的方法。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二粉末混合物形成所述生坯体的层，所述层组合成连续棒、同心圆柱体或平坦层压体或更复杂的形状。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述生坯体的所述第一和第二粉末混合物在范围为30-200℃范围内的温度下组合。

12.如权利要求1所述的方法，其中在压实后通过选自以下的方法烧结所述生坯体组合体：液相烧结、热压制、热等静压压制、烧结-HIP、火花等离子体烧结、烧结锻造、微波或快速全向固结。

13.如权利要求1所述的方法，其中在惰性、渗碳、脱碳或还原、氮、压力或真空氛围中烧结所述生坯体组合体。

14.如权利要求1所述的方法，其中构成所述生坯体组合体的所述第一粉末核粒子和第二粉末粒子的直径在约0.5至约30微米的范围内。

15.如权利要求1所述的方法，其中在所述成形之前或同时，使所述第一粉末或所述第二粉末中的至少一者与至少一种选自以下的添加剂混合：石蜡、硬脂酸、乙烯双-硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯醇、聚乙二醇和具有多个所述组分粒子的共聚物。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述金属或陶瓷组件包含功能梯度材料或多组分材料。