粘合铝-硼-碳复合材料的改进方法

专利名称：粘合铝-硼-碳复合材料的改进方法
技术领域：
本发明涉及将铝-硼-碳(ABC)复合体粘合至其它物体。具体地，本发 明涉及将ABC复合材料粘合至金属基材。
背景技术：
ABC复合材料被用于很多应用比如电子、汽车应用和装甲中。在这些 应用的许多中，需要将ABC复合材料粘合至另一种基材上，以实现功能 部件。己经描述了金属-陶瓷复合材料，其中使用过量的金属以渗透到多孔 陶瓷中，从而形成陶瓷-金属复合体，然后该复合体可以粘合至另外物体 (美国专利5,011,063)。不幸的是，这种方法产生了明显不同的界面，这样 可能导致弱的粘合或者一种在进行热和机械循环的部件中由于金属和 ABC性质的巨大不同而具有更大可能失败的粘合。此外，这种方法是相对 不可控的，并且可能出现可变的金属厚度以及表面的某些部分根本就没有 任何金属。
在用于粘合陶瓷金属复合体的另一种方法中，在两个密实的复合体之 间设置被复合体中的金属渗入的粉末层，之后通过加热和渗入粉末层使得 两个复合体被粘合在一起(美国专利6，123,797)。这种方法遭遇了以下问题:
金属在复合体内迁移以及由于对于使金属渗入物体之间可能是必需的高 温导致的可能的物体变形，以及由于在复合体中金属上存在氧化层而导致 粘合可能不充分的潜在可能。
因此，需要提供一种克服了现有技术中的一个或多个问题比如上述问 题之一的方法。

发明内容
本发明是一种粘合铝-硼-碳陶瓷-金属复合材料的方法，所述方法包括:
a) 形成由微粒构成的多孔体，所述微粒由硼-碳化合物构成，
b) 在多孔体的表面上形成二硼化钛粉末的微粒层，
c) 使用铝或其合金渗入具有微粒层的多孔体，以形成铝-硼-碳复合材
料，使得微粒层渗入有铝或其合金并且与该复合材料粘合，其中所述微粒 层的铝金属含量比所述复合材料的铝金属含量按体积计大至少约10%百 分点，以及
d) 通过二硼化钛微粒渗入层，将所述铝-硼-碳复合材料与金属或金属-陶瓷体熔合，其中所述金属-陶瓷体是不同于铝-硼-碳复合材料的复合材 料。
令人惊奇地，所述方法允许具有例如基本上不同的熔点和热膨胀系数
的ABC复合体与金属和金属-陶瓷复合材料的高准确度对齐和接合，这种 情况被认为是由于例如经由铝渗入的TiB2层，使得从ABC复合材料到金 属存在更渐进梯度的结构。TiB2层具有更大量的铝含量，因为一般而言， 它不能与铝反应并且TiB2层的孔隙率可以例如通过粒度和粒度分布进行 调节，从而获得用于ABC复合材料的粘合层。
与金属或金属-陶瓷复合材料粘合的ABC复合材料可以在受益于与金 属的更高韧性结合的性质比如低密度和高挺度的应用中使用。部件的实例 包括硬驱动部件(例如，E-滑轮(E-blocks)、吊臂、磁盘、轴承、致动器、 夹具、轴、基板和外壳罩)；高速自动部件，比如在Si晶片制造中使用的 机械臂；制动和悬挂部件(例如，制动垫、鼓轮、转子、外壳、控制臂、摇 摆杆和活塞)；航天部件(例如，卫星反射镜、屏蔽套、操纵杆、螺旋桨和 风机叶片)；活塞式发动机部件(例如，阀、排放和吸入歧管、凸轮随动件、 阀门弹簧、燃料喷嘴、活塞、凸轮轴和气缸套)以及其它结构或娱乐部件(例 如，自行车架、机械臂、深海浮标、棒球球棒、高尔夫球棍、网球球拍和
具体实施方式
在本发明的方法中，多孔体由硼-碳化合物所构成的微粒构成。示例性
的粒子包括含有硼和碳的化合物的那些。实例包括B4C、 A14BC、 A13B48C2、 A旧2和A1B24Q。优选地，多孔体的微粒是碳化硼微粒。多孔体还可以包 含如美国专利6,835,349; 6,296,045和5,011,063所述的其它微粒，比如惰 性填料和金属，但是优选的是，所述多孔体完全由硼和碳的化合物的微粒 构成。更优选地，整个多孔体完全由碳化硼微粒制成。
可以适合作为惰性填料的示例性陶瓷包括例如氧化物、碳化物、氮化 物、硅化物或它们的组合。所述组合的实例包括氧氮化物、氧碳化物和碳 氮化物。如果使用的话，则优选地，惰性填料为碳化硅、氮化铝、氧化铝 或它们的混合物。
惰性是指在用于形成复合材料的条件下，基本上不能与渗入的铝金属 反应的陶瓷，这通常符合小于约5体积％的与金属反应以形成反应产物的 惰性填料。优选地，小于3%、更优选小于1%并且最优选基本上0体积％ 的惰性陶瓷与金属反应。基本上不能与金属反应的惰性陶瓷通常符合含有 小于约2体积％的金属-惰性陶瓷反应产物的ABC复合材料。金属-惰性陶 瓷反应产物的量可以通过己知的技术比如X-射线衍射确定。优选地，陶瓷 -金属复合材料包含至多约0.5体积％，更优选至少约0.1体积％的金属-惰 性陶瓷反应产物，并且最优选基本上没有金属-惰性陶瓷反应产物。
粉末在制备多孔体之前可以通过任何合适的方法比如本领域中熟知的 那些进行混合。合适方法的实例包括球磨、破碎机碾磨、螺条共混、立式 螺杆混合、V-式共混和流化区混合。使用碾磨介质比如氧化铝和碳化硼介 质在溶剂比如乙醇、庚烷、甲醇、丙酮和其它低分子量有机溶剂中的球磨， 通常产生令人满意的结果。可以包含在从混合物形成多孔体中有用的其它 添加剂，比如分散剂、粘合剂和溶剂。
为形成渗入用多孔体的合适方法包括例如成形法，比如粉浆浇铸或压 铸、压制和塑性形成法(例如，振动(jiggering)、注塑和挤出)。多孔体的形 成可以包括在混合物成形之后，必要时移除溶剂和有机添加剂比如分散剂 和粘合剂。上述的方法和步骤各自都在J. Reed， J. Wiley和Sons, N. Y.在 1988年的Introduction to the Principles of Ceramic Processing中有更详细的 描述0多孔体可以具有任何还能够形成ABC复合材料的密度。该密度通常 为理论密度的约40%至约85%。优选地，该多孔体的密度为理论密度的至 少约45%，更优选至少约50。/。、最优选至少约60%到优选至多约80%，更 优选至多约75%。
将二硼化钛粉末层涂敷到所形成的多孔体上。二硼化钛层可以通过任 何合适的方法比如本领域已知的方法进行涂敷。可以将二硼化钛粉末涂敷 到已成形的陶瓷体的一个或多个表面上。通过任何使得在己成形金属体的 一个或多个表面上形成TiB2粉末层的方式，比如热喷涂(例如，等离子体 喷涂)、雾化液体喷涂、浸涂、旋涂、刷涂、辊涂、填涂、筛涂(例如，丝 网印刷)、溶胶凝胶涂布、静电喷涂、电泳沉积、流延(例如，传动带流延) 以及它们的组合，TiB2粉末可以与已成形陶瓷体接触。参见，例如1988 年James Reed的《陶瓷加工》(Ceramic Processing, James Reed, 1988)或 1991年McGraw Hill公司的B. Bhushan和B. K. Gupta编著的《摩擦学、 材料、涂层和表面处理的手册》(Handbook of Tribology， Materials, Coatings, and Surface Treatments, B. Bhushan and B. K. Gupta， McGraw Hill, Inc., 1991) 中的原理，其各自相关部分都通过引用结合在此。该层可以是连续层，或 可以在陶瓷体上以图案方式沉积层。可以通过丝网印刷或掩模技术形成图 案。可以同时使用多于1种的TiB2粉末(例如，可以将具有不同粒度的粉 末共混以制备出更宽的粒度分布)。还可以使用多个TiB2粉末层，以例如 通过改变粒度和粒度分布而形成孔隙率梯度。
优选地，将TiB2粉末与溶剂共混成浆液混合物，以提高其与多孔体的 一个或多个表面接触的能力。这可以通过常规技术比如湿法碾磨而完成。 TiB2粉末浆液包括TiB2粉末、液体溶剂，以及任选包括粘合剂、增塑剂和 分散剂中的一种或多种。优选的溶剂是水、醇和烃。粘合剂可以是将各种 材料在浆液混合物中粘合在一起的任何粘合剂。优选的粘合剂是蜡、树脂、 树胶、聚乙烯、胶乳、丙烯酸类树脂、羊毛脂、聚丙烯、聚苯乙烯和其它 热塑性聚合物。增塑剂可以是任何促进浆液混合物的加工的增塑剂。优选 的增塑剂是二元醇、低分子量聚合物(例如，在室温为液体)、油、脂肪和 皂。分散剂可以是促进TiB2粉末和其它材料在浆液混合物中分散的任何分 散剂。在本发明中有用的分散剂是非离子型分散剂，比如乙氧基化壬基苯酚；阴离子型分散剂，比如硬脂酸镁；阳离子型分散剂，比如十二垸基胺 盐酸盐和两性分散剂，比如十二烷基甜菜碱。在TiB2浆液碾磨之后，将其 加热、过滤和脱气，以移除气泡和聚集体。然后，将TiB2浆液与多孔体的 一个或多个表面接触。
优选地，使用浸涂、喷涂或刷涂，将TiB2粉末与已成形陶瓷体接触。 在之前描述的TiB2粉末浆液在喷射沉积过程中被雾化之后，它均匀地沉积 在已成形陶瓷体的一个或多个表面上。喷涂包括控制浆液的雾化以及将雾 化液滴直接流涂在己成形陶瓷体的一个或多个表面上。通过与己成形陶瓷 体的一个或多个表面碰撞，液滴变形并且凝结成厚的层。浆液缓慢干燥以 防止TiB2层裂开，并且将干燥温度控制在被选择溶剂体系的闪点之下。干 燥的时间取决于所使用的溶剂和在已成形陶瓷体上的丁旧2粉末层的厚度 而变化。将TiB2粉末材料脱除粘合剂可能是必需的，这可以通过任何常规 脱除粘合剂的技术进行，例如通过在真空下或在惰性气氛中加热而进行。
一般地，层厚度是足以在已成形陶瓷体的一个或多个表面上提供均匀 层的任意厚度，以使得渗入多孔体可以经由渗入的TiB2层与不同于ABC 复合体的金属或金属-陶瓷复合体熔合。该层厚度取决于TiB2粉末的量和 层孔隙率。当喷涂时，TiB2层厚度取决于喷涂几何形状、浆液的固体含量、 工作距离、喷涂时间或顺序、回弹损耗和膜流动。，喷涂通常致使TiB2粉 末在陶瓷上形成层的均匀性。优选层厚度是平均TiB2粒径的约10倍以上， 更优选为粒径的约15倍以上，并且还更优选是粒径的约25倍以上。优选 的层厚度是约0.005 mm以上。优选的层厚度是约2 mm以下，更优选约1 mm以下并且还更优选约0.5 mm以下。
TiB2通常可以是任何有用的粒度和粒度分布，但是理想地，TiB2的按 数量计的平均粒度为约3至约50微米。优选地，按数量计的平均粒度以 直径计为至少约15、更优选至少约10并且最优选至少约3至优选至多约 50、更优选至多约25和最优选至多约20微米。当需要具有高密实层而没 有更大孔隙率(例如，小于约25%的孔隙率)时，比如当形成的ABC复合材 料具有高的陶瓷含量(例如，大于约90%)以使在ABC复合材料和TiB2层 的界面上的热膨胀差最小化时，粒度分布可以是宽且连续的。当例如需要 高孔隙率的TiB2层作为在渐变层中移除ABC复合材料以有助于ABC物
8体与另一种物体比如金属物体的熔合的层时，粒度分布也可以是窄的，甚
至是单峰(monomodal)粒度分布。
例证性的粒度分布是其中按数量计90。/。的粒子(90d值)小于按数量计 中值粒度的IO倍的粒度分布，和其中按数量计10y。的粒子(10d值)小于按 数量计的中值粒度小的10倍的粒度分布。优选地，粒度分布是其中90d 和10d值独立地在中间值的9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 2倍之内的粒度分布。
还理想地，二硼化钛具有低的杂质，特别是可以与铝反应的那些杂质。 例如，金属杂质按重量计理想地为至多约5000 ppm的值。优选地，金属 杂质的量为至多约2500 ppm、更优选至多约1000 ppm、还更优选至多约 500 ppm和最优选至多约250 ppm。特别理想的是避免游离碳、氧和处理 氧化硼的形式的硼，以避免与渗入铝的有害反应。通常地，游离碳的量小 于约1重量％，更优选小于约0.5%，还更优选至多约0.25%并且最优选至 多约0.1重量％。通常地，氧的量小于约2%，更优选至多约1%，还更优 选至多约0.5%并且最优选至多约0.25%。氧化硼的量通常小于氧的规定
典型地，TiB2层的孔隙率大于含硼-碳化合物的多孔体的孔隙率，但是 令人惊奇地，TiB2层的孔隙率可以小于含碳化硼化合物的多孔体的孔隙 率，但是通过渗入，铝金属的量比在此处描述的TiB2层中的大。通常地， TiB2层的平均孔隙率比多孔体的平均孔隙率至少大10%的多孔性。优选 地，TiB2层的平均孔隙比多孔体的平均孔隙率大至少15%，更优选至少 20%，还更优选至少大30%并且最优选至少大40%。
在另一个优选实施方案中，TiB2层是梯度结构，其中接触ABC复合 材料的界面的金属含量为在远离ABC复合材料的TiB2层的界面(S卩，接触 另一个将要熔合到ABC复合材料上的物体的界面)上的金属含量的9/10。 接触ABC复合材料的TiB2层界面的金属含量按体积计优选为将要与另一 个物体接触和熔合的TiB2层的金属含量的至多4/5，更优选至多3/4，还更 优选至多1/2并且最优选至多1/4。这样的梯度可以通过设置如本文描述的 多个具有不同粒度分布的TiB2层而完成。在另一个制备渐变结构的优选实 施方案中，在多孔体上沉积具有混合有更细碳化硼的TiB2的粉末层，使得 第一层具有高浓度的碳化硼粉末，并且沉积的最后一层正好是TiB2粉末。
9在另一个优选实施方案中，在多孔体的一个面上沉积孔隙率为至少
50%并且优选至少60%的1182层。然后，将铝或铝合金从多孔体没有任何 TiB2层的面渗入。优选地，这种渗入的面与含有TiB2层的面相反。铝渗入 多孔体和TiB2层，并且令人惊奇地，在TiB2层上形成均匀的铝层。
必要时，也可以利用丝网印刷的用途，以赋予在已成形陶瓷体的一个 或多个表面上的TiB2粉末层一些几何形状或纹理，由此进一步限定复合体 的几何形状。在丝网印刷过程中丝网印刷被用于在已成形陶瓷体上赋予所 需的陶瓷图案，并且将印刷的图像干燥。丝网印刷工艺在Kosloff, 7V/油'"g rec/m—as, Signs of' the Times Publishing Co., Cincinnati, Ohio, 1981中有更详细的进一步描述，其相关部分通过引用结合在此。
在该工艺中的下一个步骤涉及铝或其合金渗入具有层TiB2的多孔体 中，使得ABC复合体形成具有与其粘合的TiB2-铝渗入层。铝的合金是指 与另一种金属合金化的铝，其中该金属的主要部分按体积计是铝。示例性 的铝合金包括Al-Cu、 Al-Mg、 Al-Si、 Al-Mn-Mg和Al-Cu-Mg-Cr-Zn。铝 合金的具体实例包括6061合金、7075合金和1350合金，每一种合金都获 自Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania 。
渗透是这样的工艺，由该工艺，通过熔融，金属与陶瓷形成固-液界面， 其中金属作为液体，而陶瓷作为固体，并且金属通过毛细作用移动到陶瓷 材料的孔内。该工艺优选形成充分密实的ABC复合材料。通过在任何合 适的表面上的多孔体的一个或多个表面的部分，发生铝或其合金向陶瓷的 渗入，但是优选地，通过还没有涂布上TiB2层的表面发生所述的渗入。
渗入可以通过任何在工业中例如在美国专利4,702,770和4,834,938中 已知的方法进行，这两个美国专利通过引用结合在此。渗入的优选方法是 加热渗入、真空渗入、加压渗入和重力/加热渗入。当进行渗入时，铝或铝 合金润湿并且渗透与已成形金属体接触的多孔体的孔隙。
通常地，为避免铝与TiB2的反应，铝或铝合金向具有TiB2层的多孔体 中渗入的温度为至多约1250°C，并且更优选约1200。C以下。铝向具有TiB2 层的多孔体渗入的温度通常应当至少为约105(TC以确保TiB2层的良好渗 入，并且优选至少为约IIO(TC。
渗入的温度和时间可以通过接触角测量确定，从而确定什么时候达到润湿条件。渗入时间取决于几个因素，比如装填密度、孔半径、孔隙比、 接触角、粘度、表面张力和样品大小。渗入优选进行，直到多孔体被渗入
以形成基本上密实的ABC复合材料。优选地，渗入时间为约0.1小时以 上，更优选为约0.5小时以上，并且还更优选为约l小时以上。优选地， 渗入时间为约24小时以下，更优选为约12小时以下，并且还更优选为约 6小时以下。
渗入可以在大气压、低于大气压或高于大气压下完成。渗入优选在惰 性气体如氩气或氮气或者在真空下进行。在高于大气压时，渗入温度可以 降低。渗入优选进行，直到所形成的ABC复合材料具有至少约85%的理 论密度、更优选为大于约98%理论密度并且最优选大于99.5%理论密度。 在渗入步骤完成时，形成完全渗入的具有渗入TiB2层的ABC复合材料。
通常地，在ABC复合材料中金属(铝或其合金)的量为ABC复合材料 体积的至多约25 %。优选地，金属的量为至多约10%,更优选为至多约 5%，还更优选为至多约4%并且最优选为至多约3%到优选至少约0.2%。
另一方面，渗入TiB2层的金属含量至少比ABC复合材料的金属含量 大10体积％。因此，如果ABC复合材料的金属含量为1%，则渗入TiB2 层将在该层中具有至少11%的铝或其合金。通常地，在TiB2层中的铝或其 合金的量为该层的约11%至约70%。优选地，在TiB2层中的铝或其合金 的量按体积计为该层的至少约20%、更优选为至少约30%、还更优选为至 少约35%并且最优选为至少约40%。
在与金属或另一种陶瓷-金属复合材料熔合之前或之后，如在美国专利 6,200,526中所述，具有渗入TiB2层的ABC复合材料可以进一步进行加热 处理，以调整ABC复合材料的机械性质。
示例性地，ABC复合材料通常被加热至至少约66(TC，或者，更优选 为至少约70(TC并且还更优选至少约80(TC。优选地，在约1500。C以下， 更优选为在约1200。C以下并且还更优选在约IOO(TCC以下的温度完成热 处理。热处理的优选时间周期为约1小时以上，更优选为约25小时以上。 热处理可以在空气或惰性气氛比如氮或氩气中进行。优选地，热处理在空 气中进行。
在最后的步骤中，具有渗入TiB2层的ABC复合材料经由渗入TiB2层与金属体或金属-陶瓷体熔合。熔合可以通过被用于使铝金属与其它物体熔 合的方法进行。在使ABC复合材料与另一种物体熔合时，所述的另一种
物体与渗入TiB2层接触并且通过包括焊接、软钎焊和硬钎焊技术的方法熔 合，或通过ABC复合材料与不同于另一种ABC复合材料的金属或金属-陶瓷体简单接触以及加热直到铝熔融并且与接触物体在重力下或在施压 下产生金属结合，从而熔合。
优选地，熔合方法是焊接技术比如电阻、扩散、超声、空气-燃料火焰、 氧乙炔、电弧、电子束和激光焊接。优选地，焊接技术是电阻、扩散或超 声焊接。更优选地，该技术是超声焊接。当焊接时，优选的是，加热ABC 复合体并且在低于铝或铝合金熔融的温度与其它物体接触，从而有助于熔 合并且有助于使焊接过程中的可能热冲击最小化。
经由TiB2层熔合ABC复合材料的特别参数取决于将要粘合的特殊物 体并且由没有过分经验的本领域普通技术人员确定。示例性地，当通过对 与铝物体的处于层叠关系的ABC复合体加热，将ABC复合材料粘合至铝 时，ABC复合材料和铝物体通常被加热到55(TC至约625i:，达约几秒至 几小时的时间。在当将要粘合的物体是钢的另一种示例性中，该物体被加 热到约625T至约75(TC的温度，达约几秒至几小时的时间。在以这种方 法进行熔融时，优选的是，确保表面尽可能地去除污染物和氧化物，并且 同样地，优选的是，在惰性气氛(例如，惰性气体)或真空下进行加热。
接触ABC复合材料的渗入TiB2层的物体可以是不同于ABC复合材料 的任何有用金属或金属-陶瓷复合材料。金属和它们的合金的实例包括铁 类金属(例如，钢和铸铁)、Al、 Ni、 Cu、 Mg、 Ti以及它们的组合。优选金 属包括铁和其合金、镍和其合金以及铝和其合金。示例性的金属-陶瓷复合 材料包括WC-Co、 Al-SiC、 Al-Al203和TiC-Al，应当理解的是这些复合材 料的金属可以是该金属的合金。优选的金属-陶瓷复合材料包括铝-SiC和 铝-氧化铝。
下面是在本发明范围内的具体实施例和比较例。这些具体实施例只是 用于说明性目的，而绝不是限制在本文中描述的本发明。
实施例实施例1
将B4C粉末(TETRABOR ESK 1500F， ESK Ceramics GMBH & Co" Kempten,Germany)分散在水中(pH7，固体装填为35体积％)，并且流延在 多孔帕里斯(Paris)石膏模具上，以形成理论上密度为约58%的多孔圆盘(物 体)。使该圆盘在石膏块上部分干燥。在部分干燥之后，使用以30体积％ 的固体负载分散在乙醇中的TiB2粉末(HCT 30F，获自General Electric公 司，GE Advanced Materials Unit, Wilton, Conn)，喷涂该圆盘的一个面(此处 为"顶部")。
TiB2粉末的平均粒度为约4微米，并且该层为约0.3 mm厚。TiB2粉 末具有约0.5%的游离碳含量、约3%的氧含量和约0.5重量％的总金属杂 质。粒度分布为 7.5um的D90、 ~1.5um的D0和 4.5um的D50。
在45°C，具有TiB2粉末层的圆盘在氮气吹扫过的炉中干燥24小时。 在干燥圆盘之后，它在与顶面相反的面(即，"底部")上与Al接触放置， 并且在约10—4托的真空下加热到116(TC的温度，保持30分钟。铝的量超 过简单填充圆盘的孔隙所需要的量的30%。金属渗入多孔体，到达TiB2 粉末层，并且流过该层，从而将过量铝在顶表面上均匀地分布。
所得的ABC部件具有高度反应的内部(A旧2和A13-4BC为主要相)。Al 在该部件中的大约含量为约20%，并且A1在涂层中的大约含量为约60体 积％。使用维氏硬度压头(100g负荷)进行的印压显示没有分层或界面分离。 TiB2层由三个层构成。第一层(与ABC复合材料相邻)富含TiB2(按体积计， ~40%TiB2-60%Al)。第二层是过渡层，而第三层基本上为100%A1。
将固体Al块放置在ABC复合材料的顶部上，使得Al块接触渗入的 TiB2层。将约200g的负荷放置在Al块的顶部上。然后，将这种层叠的配 置加热到约625-650"C，并且将该温度保持约30分钟。在冷却之后，固体 Al块与ABC复合材料良好地熔合。
后附权利要求，即使它们可能没有明确地互相从属，但是本发明预期 任何一个权利要求与任何一个以上的权利要求组合的实施方案的任意组
权利要求
1.一种粘合铝-硼-碳陶瓷-金属复合材料的方法，所述方法包括a)形成由微粒构成的多孔体，所述微粒由硼-碳化合物构成，b)在所述多孔体的表面上形成二硼化钛粉末的微粒层，c)使用铝或其合金渗入具有所述微粒层的多孔体，以形成铝-硼-碳复合材料，使得所述微粒层渗入有铝或其合金并且与所述复合材料粘合，其中所述微粒层的铝金属含量比所述复合材料的铝金属含量按体积计大至少约10个百分点，以及d)经由二硼化钛微粒渗入层，将所述铝-硼-碳复合材料与金属或金属-陶瓷体熔合，其中所述金属-陶瓷体是不同于铝-硼-碳复合材料的复合材料。
2. 权利要求1所述的方法，其中所述熔合通过焊接、硬钎焊或它们的 组合进行。
3. 权利要求2所述的方法，其中所述熔合通过超声焊接进行。
4. 权利要求1所述的方法，其中与所述铝-硼-碳复合材料熔合的所述 金属或金属-陶瓷体是金属。
5. 权利要求4所述的方法，其中所述金属是铝、铝合金或铁类金属。
6. 权利要求5所述的方法，其中所述金属是铁类金属。
7. 权利要求6所述的方法，其中所述铁类金属是钢或铸铁。
8. 权利要求1所述的方法，其中所述二硼化钛渗入层具有与铝-硼-碳 复合材料的界面和与所述金属或金属-陶瓷体的界面，其中在铝-硼-碳复合 材料界面上的渗入层的铝金属含量为在所述金属或金属-陶瓷体界面上的 铝金属的体积的3/4。
9. 权利要求1所述的方法，其中所述二硼化钛微粒渗入层的金属含量 比所述铝-硼-碳复合材料的金属含量按体积计大至少约20%。
10. 权利要求1所述的方法，其中所述二硼化钛微粒层只形成在所述 多孔体的表面的一部分上。
11. 权利要求IO所述的方法，其中所述铝或其合金经由没有所述二硼 化钛层的表面与所述多孔体接触并且渗入到所述多孔体内。
12. 权利要求1所述的方法，其中所述二硼化钛粉末的游离碳含量为 至多约1重量％。
13. 权利要求12所述的方法，其中所述二硼化钛粉末的总金属杂质为 至多约0.5重量％。
14. 权利要求13所述的方法，其中所述二硼化钛粉末的氧含量为至多 约1重量％。
15. 权利要求1所述的方法，其中通过所述多孔体与在所述多孔体的 表面上的固体铝或其合金接触以及在惰性气氛或真空下加热到IOO(TC至 120(TC的温度，进行渗入。
16. 权利要求15所述的方法，其中被所述固体铝或其合金接触的所述 多孔体的表面是没有所述二硼化钛微粒层的表面。
全文摘要
通过形成由微粒构成的多孔体，使得在所述多孔体的表面上具有二硼化钛粉末的微粒层，制备出铝-硼-碳(ABC)陶瓷-金属复合材料，所述的(ABC)复合材料与不同于ABC复合材料的金属或金属-陶瓷复合材料粘合，所述微粒由硼-碳化合物构成。所述多孔体渗入有铝或其合金，并且同时产生TiB₂层的渗入，其中该层的铝金属含量比所述(ABC)复合材料大至少约10个百分点。然后，ABC复合材料经由渗入的二硼化钛层与金属或金属-陶瓷体熔合，其中所述金属-陶瓷体是不同于铝-硼-碳复合材料的复合材料。
文档编号B23K20/233GK101528407SQ200780038633
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月18日
发明者亚历山大·皮茨克, 罗伯特·纽曼 申请人:陶氏环球技术公司