[发明专利]一种梯度层状B4

权利要求书

1.一种梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料，其特征在于，整体为实心圆柱形，在径向金属与陶瓷呈连续梯度分布，在轴向呈层状相间分布，外围部分B₄C-TiB₂陶瓷相所占的体积分数为95～60vol％，且从外向内梯度减少，金属相所占的体积分数为5～40vol％，且从外向内梯度增加；心部B₄C-TiB₂陶瓷相所占的体积分数为20～0vol％，金属相所占的体积分数为80～100vol％；由外围至心部，陶瓷层的厚度由100～50μm逐渐过渡到10～0μm；金属层的厚度由5～10μm逐渐过渡到200～300μm。

2.根据权利要求1所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料，其特征在于，所述心部为纯铝或铝合金或含有不超过20vol％陶瓷体积分数的Al/B₄C-TiB₂复合材料。

3.一种如权利要求1或2所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配制由去离子水、陶瓷粉体、分散剂、粘结剂混合而成的水基陶瓷浆料；上述水基粉体浆料经球磨后真空除泡；

其中，所述陶瓷粉体包括B₄C粉体和TiO₂粉体，所述水基粉体浆料中B₄C+TiO₂体积分数为10-40％，所述TiO₂粉体占B₄C粉体质量分数的10-50％，所述分散剂占陶瓷粉体质量3-6％，所述粘结剂占陶瓷粉体质量2-5％；

(2)将浆料注满尼龙或聚四氟乙烯模具，封闭两端，在室温下离心旋转，然后在模具旋转的同时将底部铝杆浸入液氮池或其它冷冻媒介中，保持一段时间后得到冷冻坯体；

(3)冷冻坯体经过真空冷冻干燥和高温反应烧结后，得到多孔B₄C-TiB₂陶瓷骨架；

(4)将液态金属在真空-压力条件下注入B₄C-TiB₂陶瓷骨架的孔隙中，得到梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料。

4.根据权利要求3所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述TiO₂粉体为金红石结构；所述分散剂为羧甲基纤维素钠；所述粘结剂为聚乙烯醇。

5.根据权利要求3所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述B₄C粉体的直径为0.5～10μm，所述TiO₂粉体的直径为20～50nm。

6.根据权利要求3所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的离心转速为400～2800rpm，离心旋转时间为10～60min；通过调整底部铝杆浸入液氮冷冻池的深度，控制冷冻端面温度为-20～-90℃，低温下保持的时间为20～60min。

7.根据权利要求3所述梯度层状B₄C-TiB₂/Al复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中冷冻坯体为圆柱或圆筒形；所述模具的材质为尼龙或聚四氟乙烯，形状为圆筒形。