[发明专利]一种ZTA陶瓷网膜改性纳米粉末冶金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种ZTA陶瓷网膜改性纳米粉末冶金材料，包括至少一层ZTA陶瓷网膜层和若干层复合金属纳米粉末层；ZTA陶瓷网膜层和复合金属纳米粉末层的排列方式为一隔一进行排列；ZTA陶瓷网膜层为0.05‑0.3mm，孔隙率为33‑38％；复合金属纳米粉末层厚度为0.2‑0.6mm。本发明中得增强方式与以往不同，采用一隔一层层铺叠的方式，金属‑陶瓷在界面处引入大量微裂纹，界面处微裂纹的分散分布能有效降低材料的应力集中程度，同时，大量微裂纹在扩展过程中的偏转能实现更多的能量耗散，进而有效减弱裂纹扩展驱动力，使得复合材料独特的多界面结构使其在提升材料强度的同时兼具一定的塑韧性。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料领域，具体涉及一种ZTA陶瓷网膜改性纳米粉末冶金材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷颗粒增强金属基复合材料集金属和陶瓷材料诸多优异特性于一体，在不损害金属材料良好塑韧性的同时，兼具陶瓷材料的高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性等性能，是国内外金属基复合材料的研究热点之一。颗粒增强金属材料的主要制备方法有：搅拌铸造法、喷射成型法、压力浸渗法和粉末冶金法等。其中，粉末冶金法工艺灵活、可设计性强能实现基体与增强颗粒的良好复合，减少颗粒分布不均、成分偏析和消除粗大的铸造组织等，是制备高性能复合金属材料的重要手段。

通常，单纯在金属基体中引入颗粒、晶须、纤维等兼具结构、功能特性的“增强体/功能体”，并通过均匀分散和界面控制等方式调节不同组分之间的协同耦合效应及界面效应，能在一定程度上提高材料的综合性能。然而，这种均匀分布的结构能够提高材料的强度和刚度，但其塑韧性和损伤容限急剧下降。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种ZTA陶瓷网膜改性纳米粉末冶金材料及其制备方法，本发明中得增强方式与以往不同，采用一隔一层层铺叠的方式，金属-陶瓷在界面处引入大量微裂纹，界面处微裂纹的分散分布能有效降低材料的应力集中程度，同时，大量微裂纹在扩展过程中的偏转能实现更多的能量耗散，进而有效减弱裂纹扩展驱动力，使得复合材料独特的多界面结构使其在提升材料强度的同时兼具一定的塑韧性。

技术方案：一种ZTA陶瓷网膜改性纳米粉末冶金材料，包括至少一层ZTA陶瓷网膜层和若干层复合金属纳米粉末层；所述ZTA陶瓷网膜层和复合金属纳米粉末层的排列方式为一隔一进行排列；所述ZTA陶瓷网膜层为0.05-0.3mm，孔隙率为33-38%；所述复合金属纳米粉末层厚度为0.2-0.6mm。

优选的，所述ZTA陶瓷网膜的制备方法为：

步骤1：制备水合氧化锆溶胶静电纺丝液：取氧氯化锆、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、异丙醇和去离子水混合，搅拌均匀，加热至沸腾，调节pH值为8-9，得2mol/L的水合氧化锆溶胶静电纺丝液；

步骤2：配制2mol/L的九水合硝酸铝溶液，加入六次甲基四胺，搅拌10min，得水合硝酸铝溶胶静电纺丝液；

步骤3：将获得的静电纺丝液采用同轴静电纺丝装置进行静电纺丝，将水合硝酸铝溶胶静电纺丝液置于同轴静电纺丝装置的外管中，水合氧化锆溶胶静电纺丝液置于同轴静电纺丝装置的内管中，接收板接收，获得静电纺丝膜；

步骤4：移至微波炉中烘干，再经热压烧结即得ZTA陶瓷网膜；

步骤5：将ZTA陶瓷网膜制成长宽为0.1-0.5mm的长方形或正方形；或制成直径为0.1-0.5mm的圆形。

优选的，所述复合金属纳米粉末包括以下成分：镍粉0.4～0.65%、铜粉0.5～3.0%、铝粉0.3～0.8%、硬脂酸锌0.75%、预合金铁粉余量。

优选的，所述步骤2中六次甲基四胺的加入量为溶液的0.4-0.6mg/L。