[发明专利]一种陶瓷‑金属‑复合材料混杂多层材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层材料，特别是涉及一种陶瓷-金属-复合材料混杂多层材料。

背景技术

目前C/SiC复合材料能够耐高温抗氧化，其高温性能非常优异，在飞机发动机，刹车盘，结构受力件等领域具有广泛的应用，然而由于碳化硅陶瓷脆性大，易碎裂，大大限制了其使用范围。即使通过碳纤维增韧，其韧性可达到合金水平，但是由于碳化硅材料的缺口敏感性大，断裂的临界缺陷太低，大约为10^-3mm个数量级，远远低于金属及其合金缺陷临界值（约1mm级），这一致命弱点却大大限制了其更广泛的应用。而难熔金属强度高，韧性高，其断裂的临界缺陷远高于碳化硅陶瓷，由于金属原子的长程有序排列和原子间金属键的特性，使其具有一定的塑性。Glare层板既有金属板的特性，又有玻璃纤维的优点。“桥接”机理使其具有优异的抗疲劳特性；玻璃纤维的存在使其缺口强度保持较高水平；金属板的抗湿性能使Glare层板具有良好的抗湿热性能；玻璃纤维层具有优异的抗腐蚀性。若将C/SiC材料、Mo金属薄板以及Glare层板在高温下热压成型，制备出一种C/SiC-Mo金属-Glare复合材料混杂多层材料，使的该材料具备优异的力学性能，综合了传统纤维复合材料和金属材料以及Glare层板的特点，弥补了单一材料的不足，不但具有高比刚度和比强度，优良的疲劳性能以及损伤容限性能，还具有金属材料的韧性和可加工性，将显著提高材料的强韧性，大大降低材料的缺口敏感性，使其成为航空航天飞行器结构所需材料的理想选择。

一直以来，金属相增强陶瓷材料由于其优异的性能，各自的优缺点互补，一直是研究热点。文献“Al₂O₃-Ni₃-Al复合材料的机械性能研究，张炳荣，沈建兴，王介峰等.中国陶瓷，2000，30(4):5-7”介绍了一种镍铝合金增强氧化铝陶瓷材料，该材料通过粉末冶金的方法制得,与纯Al₂O₃陶瓷相比，该复合材料直到1000℃仍保持了较高的断裂韧性。高明霞等人采用自发熔化渗透法制备了高TiC含量的NiAl/TiC和Ni₃-Al/TiC复合材料，使材料的断裂韧性大大增加。可见这类材料通过各自的优点而弥补或部分弥补了彼此的缺点 , 具有优异的性能。然而此类材料中空隙难以完全消除，若加入过多烧结助剂势必影响材料的力学性能，特别是通过自发熔化渗透法制备出的材料，结构不均匀，且存在不能消除的气孔，大大降低了材料的断裂韧性。

文献“申请号为201410056071.3的中国专利” 公开了一种Glare构件的制备成形方法， Glare层板是由0.3-0.5 mm厚的铝合金薄板与0.2-0.3mm厚的玻璃纤维预浸料交替层压而成，其密度低且具有突出的抗拉-压疲劳性能及较高的缺口断裂性能，其优异的性能、稳定的制备工艺和显著的成本优势，在航空航天上广泛应用。但是单纯的Glare层板其耐高温，抗氧化以及强度硬度性能并不出众，在高温下易被氧化，在受到载荷时易弯曲，从而限制了其使用领域。而一种综合了传统纤维复合材料和金属特点的材料，将具有更加广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供了一种硬度高韧性好，能够耐高温抗氧化的陶瓷-金属-复合材料混杂多层材料。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种陶瓷-金属-复合材料混杂多层材料，其特征在于由C/SiC材料、金属薄板和Glare层板构成，其结构为叠层结构，由上至下依次为C/SiC材料、金属薄板和Glare层板。所述的C/SiC材料厚度为1-4mm。所述的金属薄板可为Mo、Nb或Ti金属及其合金材料中的一种，厚度为0.3-0.5mm。所述的Glare层板厚度为2-5mm。

本发明的有益效果：（1）该材料通过在高温下热压成型的方法，集合陶瓷基复合材料、金属材料以及Glare板的优点，使得该材料强韧性显著提高，缺口敏感性大为降低，大大提高了材料的强度及韧性；（2）该材料制备工艺简单，可靠，且易于推广应用。

附图说明

图 1是一种陶瓷-金属-复合材料混杂多层材料的截面图：

10为C/SiC陶瓷基复合材料；20为金属薄板；30为Glare板。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例一