专利名称：金属－陶瓷梯度材料的制备方法 目前国内外制备金属-陶瓷梯度材料由于成型方法的限制，形成的金属-梯度材料是由多层不同含量组份层组成的，属于阶梯状梯度材料，这种材料在应用过程中，在层面上容易产生应力和热应力的集中，造成材料分层破坏，破坏了材料本身的性能，可靠性差。采用物理、化学气相沉积法(CVD、PVD或PCVD法)、粒子排列法等方法制备的梯度材料即使为连续分布梯度材料，由于制备工艺不完善，仅限于制备较薄层(一般不超过0.5mm)的梯度材料，实际梯度材料层也仅有几十微米，因此远远满足不了工程的需要，此外采用上述方法制备梯度材料要求有较高的设备条件，并且生产成本高。
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高，且产品质量好的金属-陶瓷梯度材料的制备方法。其技术方案为包括金属-陶瓷材料浆料的制备、成型和烧成，其特征在于金属材料选择粒度为1～100μm的136L不锈钢粉体，与陶瓷材料按重量比1∶1～3混合后，再与添加剂按重量百分比80～99∶1～20的比例混合构成金属陶瓷粉体，有机溶液由有机物1～75wt％与水25～99wt％混合而成，与分散剂按重量百分比85～97∶3～15混合后再将其PH值调整到9～11制得混合有机溶液，金属陶瓷粉体与混合有机溶液按重量百分比60～99∶1～30充分混合制成悬浮金属-陶瓷材料浆料，经真空处理后外加0.01～0.2wt％的引发剂搅拌，最后注入模具中在温度0～100℃、时间0.1～3小时的条件下，在场的辅助作用下固化，然后脱模成型，最后将烘干后的坯体在1000～1650℃的温度范围内烧成。为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，陶瓷材料为氧化钇部分稳定四方相氧化锆材料或氧化铝或氮化硅材料。为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，添加剂中各组成重量百分比为氧化钇30～60，氧化铈10～50，氧化镁10～15，镁铝尖晶石10～15。为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，有机物中各组成重量百分比为N，N-亚甲基丙烯酰胺1wt％，丙烯酰胺1～99wt％。为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，分散剂采用聚丙烯酸铵溶液，浓度为20～60wt％，PH值调整剂采用40～60wt％氨水。为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，引发剂采用浓度为1～5wt％的过硫酸铵溶液。
为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，金属-陶瓷材料浆料中各组成重量的优选配比为金属陶瓷粉体由136L不锈钢粉体45～55wt％、43～55wt％陶瓷粉体和2～3wt％添加剂组成，有机溶液由有机物1～75wt％和水25～99wt％混合组成，再与分散剂按重量百分比90～95∶5～10混合后将其PH值调整到9～10，制得混合有机溶液，然后金属陶瓷粉体与混合有机溶液按照70～80wt％∶20～30wt％的比例混合制成悬浮金属-陶瓷材料浆料。
为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，模具采用非吸水性模具，如金属模具、玻璃模具、塑料模具及在吸水性模具材料表面涂覆防水层组合式模具。
为实现上述目的，所述的金属-陶瓷梯度材料的制备方法，将金属-陶瓷材料浆料真空处理至真空度达到-0.1Mpa、浆料中没有气泡逸出为止，加入引发剂后真空充分搅拌，时间控制在3分钟以内，将浆料注入模具中在电场、磁场及重力场的辅助作用下固化。
本发明与现有技术相比，采用注凝成型技术制备金属-陶瓷浆料，在场(重力场、电场、磁场等)的作用下使浆料中陶瓷和金属粒子在厚度(梯度)方向上定向移动(陶瓷颗粒和金属颗粒运动方向不同，或运动方向相同而运动速度不同)，形成从陶瓷材料连续过渡到金属材料，形成连续分布的金属-陶瓷梯度材料。采用该技术制备的金属-陶瓷梯度材料，不仅实现了梯度层的连续过渡，而且梯度层的厚度可达到3mm以上，梯度层材料抗热震性能(800℃～室温)达到20次以上不出现明显裂纹。该制备方法操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高。

实施例1金属材料采用40μm的136L不锈钢粉体；陶瓷材料采用粒度为2μm的氧化钇部分稳定四方相氧化锆，其配料组成及制备工艺如下配料金属陶瓷粉体的组成为金属材料50wt％，陶瓷材料48wt％，添加剂2wt％，其中添加剂的组成为氧化钇40wt％、氧化铈30wt％、氧化镁15wt％、镁铝尖晶石15wt％；有机溶液的组成为有机物5wt％、水95wt％，其中有机物的组成为N，N-亚甲基丙烯酰胺2wt％，丙烯酰胺98wt％；分散剂采用聚丙烯酸铵溶液，浓度为30wt％；PH值调整剂采用40wt％氨水；引发剂采用浓度为4wt％的过硫酸铵溶液。
制备将上述有机溶液、分散剂、PH值调整剂按照重量百分比89∶10∶1的比例混合制成混合有机溶液，然后将金属陶瓷粉体与混合有机溶液按照重量百分比80∶20混合后加球石研磨，制成均匀悬浮金属-陶瓷材料浆料，真空处理至真空度达到-0.1Mpa、浆料中没有气泡逸出为止，再外加引发剂0.01wt％后真空充分搅拌，时间控制在3分钟以内，将浆料注入模具中在在温度90℃，时间0.5小时的条件下，在电场、磁场及重力场的辅助作用下固化，然后脱模；最后将烘干后的坯体在1580℃的温度范围内烧成，制成本发明的金属-陶瓷梯度材料。
实验所用的配料原料的纯度均为工业纯。
经检验，制得产品的技术指标为平均抗压强度1000Mpa.；抗热冲击性能(室温～800℃)达到20次以上，剃度层不出现明显裂纹。
实施例2金属材料采用5μm的136L不锈钢粉体；陶瓷材料采用粒度为2μm的氧化铝，其配料组成及制备工艺如下配料金属陶瓷粉体的组成为金属材料45wt％，陶瓷材料53wt％，添加剂2wt％，其中添加剂的组成为氧化钇40wt％、氧化铈35wt％、氧化镁15wt％、镁铝尖晶石10wt％；有机溶液的组成为有机物20wt％、水80wt％，其中有机物的组成为N，N-亚甲基丙烯酰胺5wt％，丙烯酰胺95wt％；分散剂采用聚丙烯酸铵溶液，浓度为30wt％；PH值调整剂采用40wt％氨水；引发剂采用浓度为1wt％的过硫酸铵溶液。
制备将上述有机溶液、分散剂、PH值调整剂按照重量百分比89∶10∶1的比例混合制成混合有机溶液，然后将金属陶瓷粉体与混合有机溶液按照重量百分比80∶20混合后加球石研磨，制成均匀悬浮金属-陶瓷材料浆料，真空处理至真空度达到-0.1Mpa、浆料中没有气泡逸出为止，再外加引发剂0.06wt％后真空充分搅拌，时间控制在3分钟以内，将浆料注入模具中在在温度90℃，时间0.5小时的条件下，在电场、磁场及重力场的辅助作用下固化，然后脱模；最后将烘干后的坯体在1650℃的温度范围内烧成，制成本发明的金属-陶瓷梯度材料。
实验所用的配料原料的纯度均为工业纯。
经检验，制得的产品的技术指标为平均抗压强度300Mpa.；抗热冲击性能(室温～800℃)达到20次以上，剃度层不出现明显裂纹。
实施例3金属材料采用80μm的136L不锈钢粉体；陶瓷材料采用粒度为2μm的氮化硅粉料，其配料组成及工艺如下配料金属陶瓷粉体的组成为金属材料55wt％，陶瓷材料43wt％，添加剂2wt％，其中添加剂的组成为氧化钇40wt％、氧化铈30wt％、氧化镁15wt％、镁铝尖晶石15wt％；有机溶液的组成为有机物3wt％、水95wt％，其中有机物的组成为N，N-亚甲基丙烯酰胺10wt％，丙烯酰胺90wt％；分散剂采用聚丙烯酸铵溶液，浓度为30wt％；PH值调整剂采用40wt％氨水；引发剂采用浓度为5wt％的过硫酸铵溶液。
制备将上述有机溶液、分散剂、PH值调整剂按照重量百分比89∶10∶1的比例混合制成混合有机溶液，然后将金属陶瓷粉体与混合有机溶液按照重量百分比80∶20混合后加球石研磨，制成均匀悬浮金属-陶瓷材料浆料，真空处理至真空度达到-0.1Mpa、浆料中没有气泡逸出为止，再外加引发剂0.1wt％后真空充分搅拌，时间控制在3分钟以内，将浆料注入模具中在在温度90℃，时间0.5小时的条件下，在电场、磁场及重力场的辅助作用下固化，然后脱模；最后将烘干后的坯体在1550℃的温度范围内烧成，制成本发明的金属-陶瓷梯度材料。
实验所用的配料原料的纯度均为工业纯。
经检验，制得的产品的技术指标为平均抗压强度1000Mpa.；抗热冲击性能(室温～800℃)达到20次以上，剃度层不出现明显裂纹。


一种金属－陶瓷梯度材料的制备方法，包括金属－陶瓷材料浆料的制备、成型和烧成，其特征在于将粒度为1～100μm的136L不锈钢粉体与陶瓷材料按重量比1∶1～3混合后，再与添加剂按重量百分比80～99∶1～20的比例混合构成金属陶瓷粉体，有机溶液由有机物1～75wt％与水25～99wt％混合而成，再与分散剂按重量百分比85～97∶3～15混合后再将其pH值调整到9～10，制得混合有机溶液，金属陶瓷粉体与混合有机溶液按重量百分比60～99∶1～30充分混合制成悬浮金属－陶瓷材料浆料，经真空处理后外加0.01～ 0.2wt％的引发剂搅拌，最后注入模具中在场的辅助作用下固化，然后脱模烧成。本发明采用注凝成型技术，工艺简单，操作方便，生产周期短，生产效率高，生产成品率高、成本低，产品性能优越。