[发明专利]一种MAB相陶瓷-金属层状复合材料及其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种MAB相陶瓷‑金属层状复合材料及其制备方法与用途，所述复合材料包括交替叠加的金属层与MAB相层，所述MAB相层附着于金属层，所述复合材料的制备方法包括如下步骤：制备MAB相浆料；将MAB相浆料涂覆于金属基材的表面；干燥固化涂覆MAB相浆料的金属基材，然后进行叠层，得到叠层坯料；预处理叠层坯料，得到预产品；烧结预产品，随炉冷却后得到MAB相陶瓷‑金属层状复合材料。由所述制备方法制备得到的复合材料的界面强度高、质轻、高强、耐磨、防腐，能够满足载运工具领域、输变电领域或军工材料领域的应用需要。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种复合材料，尤其涉及一种MAB相陶瓷-金属层状复合材料及其制备方法与用途。

背景技术

铝基复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它是由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。

铝在制作复合材料上有许多特点，如质量轻、密度小、可塑性好，而且铝基复合技术容易掌握，易于加工，此外，铝基复合材料比强度和比刚度高，高温性能好，更耐疲劳且更耐磨，阻尼性能好，热膨胀系数低，能够满足特定的力学和物理性能，以满足产品的需要，因此，铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用、最重要的材料之一。

目前报告的铝基陶瓷复合材料主要有Al₂O₃/Al，BC/Al，SiC/Al，Si₃N₄/Al，B₄C/Al，TiC/Al，AlN/Al等复合材料。例如，CN 106584963 A公开了一种氧化铝/铝微叠层复合材料及其制备方法，包括氧化铝层和铝层，氧化铝层与铝层交替叠加形成层状复合板；CN208987241 U公开了一种可膨胀石墨片，其实的石墨基片包括可膨胀石墨层、喷镀在膨胀石墨层表面的铝箔层、喷镀在铝箔层表面的碳化硼涂层；CN 107695321 A公开了一种在铝碳化硅复合材料表面覆盖铝箔的工艺，该工艺将碳化钙粉料灌入两铝箔之间的空腔中，预热处理后压铸成型，然后进行渗铝压住，得到铝碳化硅复合材料；CN 102249682 A公开了一种铁铝增强碳化钛陶瓷复合材料及其制备方法；CN 101435030 A公开了一种氮化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

但上述复合陶瓷材料中，作为增强相的陶瓷的脆性大，加工难度大；而且陶瓷材料的膨胀系数与金属基膨胀系数之间的差异较大，容易导致复合材料受热时产生裂纹；而且增强相易发生集聚现象，出现偏析现象，使复合陶瓷材料中的颗粒分布不均匀；更进一步的，陶瓷与金属基界面的润湿性差，所得复合陶瓷材料的机械性能有待进一步提高。

MAB相陶瓷材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性、硬度高、弯曲强度高、密度低、断裂韧性高、热膨胀系数与金属相近，是一种新型可加工三元层状陶瓷，其中M为过渡金属原子，A为Al或Si原子，B是硼原子，其综合了金属和陶瓷的优异性能，既具有陶瓷的高熔点、高强度、高耐腐性和抗氧化性等性能优势，又呈现良好导电性、导热性以及可加工性等金属的特性；而且，MAB相陶瓷材料还具有层状结构，具有一定的自润滑性。

CN 102703850 A公开了一种含有氧化铈的三元氮化硼陶瓷涂层及其制备方法，所述涂层以Mo粉、Fe粉以及FeB粉为原料，在Q235钢基体上制备Mo₂FeB₂三元氮化物陶瓷涂层，提高了涂层的耐磨性，但其导电、导热以及强度等性能仍然有待提高。

因此，开发一种可应用于交通、建筑、电力等多领域，具有质轻、高强、耐磨、防腐的铝材新体系的新型MAB相陶瓷-金属层状复合材料具有重要的意义。

发明内容