[发明专利]一种可加工的陶瓷/金属梯度结构材料及其制备方法

权利要求书

1.一种可加工的陶瓷/金属梯度结构材料，其特征在于，制备所述梯度结构材料的原料包括微米级氮化物陶瓷以及纳米级Mo；

所述结构材料为叠层结构；将所述氮化物作为中间层，在所述氮化物上、下两端分别设置具有相同质量分数的氮化物和Mo层。

2.根据权利要求1所述的陶瓷/金属梯度结构材料，其特征在于，所述氮化物陶瓷包括AIN和BN。

3.制备权利要求1所述的陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：混合：按照设计的梯度组分、梯度层数以及每层中各组分含量将所需的金属和陶瓷粉末混合形成各梯度层原料；

步骤2：压制：堆叠所述各梯度层原料并压制成形，使陶瓷粉体质量分数沿轴向对称，从内至外在100-0％之间呈连续梯度变化；

步骤3：烧结：利用粉末冶金结合放电等离子活化烧结制得权利要求1-2中任一所述的陶瓷/金属梯度结构材料。

4.根据权利要求3所述的陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中梯度层数为5-20层。

5.根据权利要求3所述的陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述烧结包括：于氩气或氮气气氛和20-50MPa压力下，以1-200℃/min的升温速率，在1300-1750℃保温5min-2h。

6.根据权利要求3所述的陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中利用粉末冶金结合放电等离子烧结，包括：

将陶瓷粉料和烧结助剂放入球磨机中，加入分散剂与有机溶剂球磨2-4h后放入培养皿中，置于干燥箱中干燥24h，干燥温度80℃；

将干燥后所得的粉末置入氧化铝坩埚，采用管式炉在Ar气气氛下将粉末加热至500℃除去粉体中残余有机物，将得到的干燥粉末在玛瑙研钵中研磨，过200目筛；

将烘干后的各梯度层在直径15-25mm的石墨模具中层层堆叠，利用压片机在5-10MPa压力下将其预压成型。

7.根据权利要求6所述的陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包括纳米级的Y₂O₃、MgO和/或Al₂O₃。

8.根据权利要求3-7中任一项陶瓷/金属梯度结构材料的制备方法，其特征在于，所述制备的陶瓷/金属梯度结构材料，维氏硬度＞9GPa，断裂韧性＞4.5MPa·m^1/2，可加工性能良好且氦漏率＜1×10^-11Pa·m³/s、抗弯强度＞400Mpa、电阻率＞8×10⁶Ω·cm。