[发明专利]一种改性金属陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提出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25‑40份、氧化锆25‑35份、碳黑30‑50份、硼化钛20‑25份、氧化钼8‑12份、氨基粘土14‑20份、蛇纹石6‑12份、金红石10‑16份、稀土氧化物7‑15份、聚丙烯酸钠4‑9份，本发明制备的改性金属陶瓷材料具有优良的韧性和硬度，抗弯强度为1250‑1380MPa，断裂韧性为9.6‑13.5MPa·m^1/2，冲击韧性为15.6‑19.2J/cm²，抗压强度为290‑345MPa。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷材料技术领域，具体涉及一种改性金属陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

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,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,其中后者约占15％～85％(体积),同时在制备的温度下,金属和陶瓷相之间的溶解度相当小。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,几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域,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,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。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种具有优良韧性和硬度的改性金属陶瓷材料及其制备方法。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种改性金属陶瓷材料由以下质量份数组成：二氧化钛25-40份、氧化锆25-35份、碳黑30-50份、硼化钛20-25份、氧化钼8-12份、氨基粘土14-20份、蛇纹石6-12份、金红石10-16份、稀土氧化物7-15份、聚丙烯酸钠4-9份。

优选的，改性金属陶瓷材料由以下质量份数组成：二氧化钛30-40份、氧化锆28-35份、碳黑40-50份、硼化钛22-25份、氧化钼10-12份、氨基粘土15-20份、蛇纹石10-12份、金红石14-16份、稀土氧化物10-15份、聚丙烯酸钠6-9份。

优选的，稀土氧化物包括氧化铈、氧化钇、氧化钽、氧化铌。

优选的，改性金属陶瓷材料的制备方法，制备步骤如下：

1)按重量份称取原料，将金红石、蛇纹石研磨共混，过800目筛得混料一；

2)将二氧化钛、氧化锆、氧化钼、碳黑加入球磨机中，球磨6-8h，再加入硼化钛、混料一、聚丙烯酸钠，球磨12-15h，最后将氨基粘土、稀土氧化物加入其中球磨5-6h，得混料二；

3)将混料二在350-450℃保温2.5-3h，然后送入高温热压炉中烧结，先第一阶段升温至1150-1250℃，保温1.8-2h，然后第二阶段升温至1580-1620℃，保温1.5-2h，冷却至室温即为金属陶瓷材料。

优选的，步骤2)中混料二的粒径为0.5-0.6μm。

优选的，步骤3)中烧结压力为32-35MPa。

优选的，步骤3)中第一阶段升温速度为11℃/min，第二阶段升温速度为12.5℃/min。

优选的，步骤3)中第一阶段、第二阶段处于氮气氛围。