本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术：
：伴随着我国社会快速发展的同时，环境污染，能源危机等问题一一显现，并且一步步加剧，人们对依赖于能源副产物的材料的要求也越来越高。传统的金属基复合材料大部分是以铜、铁、镁、铝等金属为基体，由于这些金属密度较小、焰点较低，因此制备成型也相对较为容易。钢铁材料是主要最多的金属材料，具有高强度、高硬度、温度范围广、资源丰富和价格低廉的优势，但在使用过程中，钢铁材料具有易断裂、易磨损和不耐腐烛等劣势，且其性能不易提高，因此，研究开发具有卓越的力学性能，耐高低温同时耐磨损的材料是一种迫切的需要，具有重要的意义。而金属陶瓷复合材料能很好地提高传统金属材料的强度、硬度、耐磨性和耐高温性，同时又具有韧性和延展性，能满足现代工程中极大多数的要求，具有广阔的应用前景。技术实现要素：要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种金属陶瓷复合材料，具有卓越的力学性能，高硬度、高屈服强度，同时又具有良好的韧性和延展性。技术方案：一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉50-80份、铁粉100-150份、蓖麻油1-3份、高岭土5-10份、丙酸钙1-2份、磷酸三钙0.1-0.2份、氢化钛粉30-40份、超细铝粉15-25份、银粉2-5份、氮化硅1-2份、碳化硅0.5-1份、硅酸酯0.5-1份、氧化钛粉30-40份、电解镍粉5-10份、氧化亚钴0.2-0.5份、二氧化硅0.2-0.5份、羧甲基纤维素钠0.2-0.5份、叔丁基对苯二酚0.1-0.3份、无水乙醇70-100份。进一步优选的，所述的一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉65份、铁粉125份、蓖麻油2份、高岭土7.5份、丙酸钙1.5份、磷酸三钙0.15份、氢化钛粉35份、超细铝粉20份、银粉3.5份、氮化硅1.5份、碳化硅0.75份、硅酸酯0.75份、氧化钛粉35份、电解镍粉7.5份、氧化亚钴0.35份、二氧化硅0.35份、羧甲基纤维素钠0.35份、叔丁基对苯二酚0.2份、无水乙醇85份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤：步骤1：将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨10-12小时，球料比为2:1；步骤2：将混合料过200目筛，得细粉；步骤3：将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；步骤4：放入高温炉中煅烧，升温速率20-35℃/min，升温至1350-1550℃，保温5-15分钟；步骤5：将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；步骤6：将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速200-210r/min球磨10-12小时，球料比为1:1；步骤7：放入烘箱中在温度60-80℃下干燥后过100目筛得粉体；步骤8：将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速190-210r/min球磨5-6小时，球料比为2:1；步骤9：进行冷压成型，压力为160-180mpa；步骤10：放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率20-35℃/min，升温至1000-1400℃，保温60-100分钟。进一步优选的，步骤4中升温速率25-30℃/min，升温至1400-1500℃，保温10分钟。进一步优选的，步骤6中转速为205r/min，球磨时间为11小时。进一步优选的，步骤8中转速为195-205r/min，球磨时间为5.5小时。进一步优选的，步骤10中升温速率25-30℃/min，升温至1100-1300℃，保温70-90分钟。有益效果：本发明的金属陶瓷复合材料是一种性能良好的结构材料，具有卓越的力学性能，其维氏硬度最高可达5.54gpa，具有高屈服强度，为375mpa，同时又具有良好的韧性和延展性，其弯曲强度、抗拉强度和伸长率分别可达303mpa、663mpa和7.2％。具体实施方式实施例1一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉50份、铁粉100份、蓖麻油1份、高岭土5份、丙酸钙1份、磷酸三钙0.1份、氢化钛粉30份、超细铝粉15份、银粉2份、氮化硅1份、碳化硅0.5份、硅酸酯0.5份、氧化钛粉30份、电解镍粉5份、氧化亚钴0.2份、二氧化硅0.2份、羧甲基纤维素钠0.2份、叔丁基对苯二酚0.1份、无水乙醇70份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨10小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率20℃/min，升温至1350℃，保温5分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速200r/min球磨10小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度60℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速190r/min球磨5小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为160mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率20℃/min，升温至1000℃，保温60分钟。实施例2一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉60份、铁粉110份、蓖麻油1.5份、高岭土6份、丙酸钙1.2份、磷酸三钙0.13份、氢化钛粉32份、超细铝粉18份、银粉3份、氮化硅1.2份、碳化硅0.6份、硅酸酯0.7份、氧化钛粉33份、电解镍粉6份、氧化亚钴0.3份、二氧化硅0.3份、羧甲基纤维素钠0.3份、叔丁基对苯二酚0.15份、无水乙醇80份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨10.5小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率25℃/min，升温至14000℃，保温10分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速205r/min球磨10.5小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度65℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速195r/min球磨5小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为165mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率25℃/min，升温至1100℃，保温70分钟。实施例3一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉65份、铁粉125份、蓖麻油2份、高岭土7.5份、丙酸钙1.5份、磷酸三钙0.15份、氢化钛粉35份、超细铝粉20份、银粉3.5份、氮化硅1.5份、碳化硅0.75份、硅酸酯0.75份、氧化钛粉35份、电解镍粉7.5份、氧化亚钴0.35份、二氧化硅0.35份、羧甲基纤维素钠0.35份、叔丁基对苯二酚0.2份、无水乙醇85份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨11小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率27℃/min，升温至1400℃，保温10分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速205r/min球磨11小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度70℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速200r/min球磨5.5小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为170mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率30℃/min，升温至1200℃，保温80分钟。实施例4一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉70份、铁粉140份、蓖麻油2.5份、高岭土9份、丙酸钙1.8份、磷酸三钙0.18份、氢化钛粉38份、超细铝粉23份、银粉4份、氮化硅1.8份、碳化硅0.9份、硅酸酯0.9份、氧化钛粉38份、电解镍粉9份、氧化亚钴0.4份、二氧化硅0.4份、羧甲基纤维素钠0.4份、叔丁基对苯二酚0.25份、无水乙醇90份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨11.5小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率30℃/min，升温至1450℃，保温10分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速205r/min球磨11.5小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度75℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速190-210r/min球磨5-6小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为175mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率30℃/min，升温至1300℃，保温90分钟。实施例5一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉80份、铁粉150份、蓖麻油3份、高岭土10份、丙酸钙2份、磷酸三钙0.2份、氢化钛粉40份、超细铝粉25份、银粉5份、氮化硅2份、碳化硅1份、硅酸酯1份、氧化钛粉40份、电解镍粉10份、氧化亚钴0.5份、二氧化硅0.5份、羧甲基纤维素钠0.5份、叔丁基对苯二酚0.3份、无水乙醇100份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨12小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率35℃/min，升温至1550℃，保温15分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速210r/min球磨12小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度80℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速210r/min球磨6小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为180mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率35℃/min，升温至1400℃，保温100分钟。对比例1本实施例与实施例1的区别在于不含有丙酸钙和磷酸三钙。具体地说是：一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉50份、铁粉100份、蓖麻油1份、高岭土5份、氢化钛粉30份、超细铝粉15份、银粉2份、氮化硅1份、碳化硅0.5份、硅酸酯0.5份、氧化钛粉30份、电解镍粉5份、氧化亚钴0.2份、二氧化硅0.2份、羧甲基纤维素钠0.2份、叔丁基对苯二酚0.1份、无水乙醇70份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨10小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率20℃/min，升温至1350℃，保温5分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速200r/min球磨10小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度60℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速190r/min球磨5小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为160mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率20℃/min，升温至1000℃，保温60分钟。对比例2本实施例与实施例1的区别在于不含有氮化硅和碳化硅。具体地说是：一种金属陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：铜粉50份、铁粉100份、蓖麻油1份、高岭土5份、丙酸钙1份、磷酸三钙0.1份、氢化钛粉30份、超细铝粉15份、银粉2份、硅酸酯0.5份、氧化钛粉30份、电解镍粉5份、氧化亚钴0.2份、二氧化硅0.2份、羧甲基纤维素钠0.2份、叔丁基对苯二酚0.1份、无水乙醇70份。上述金属陶瓷复合材料的制备方法为：先将氢化钛粉、超细铝粉、银粉、氮化硅、碳化硅、氧化钛粉、电解镍粉、氧化亚钴和二氧化硅混合，放入球磨机中球磨10小时，球料比为2:1；将混合料过200目筛，得细粉；将细粉经模具冷压成型，成型压力为15mpa；放入高温炉中煅烧，升温速率20℃/min，升温至1350℃，保温5分钟；将煅烧好的产物放入破碎机中破碎，再经振筛机振筛后得50目左右细粉；将步骤5细粉和蓖麻油、磷酸三钙、丙酸钙、高岭土、硅酸酯、羧甲基纤维素钠、叔丁基对苯二酚、无水乙醇混合，放入球磨机中以转速200r/min球磨10小时，球料比为1:1；放入烘箱中在温度60℃下干燥后过100目筛得粉体；将粉体和铜粉、铁粉混合，在滚筒球磨机中以转速190r/min球磨5小时，球料比为2:1；进行冷压成型，压力为160mpa；放入石墨模具中后放入烘箱中充分干燥，然后置入真空烧结炉中煅烧即得，升温速率20℃/min，升温至1000℃，保温60分钟。本发明材料的各性能指标见下表，我们可以看大本发明具有卓越的力学性能，其维氏硬度最高可达5.54gpa，高屈服强度，最佳实施例3可达375mpa，同时又具有良好的韧性和延展性，其弯曲强度、抗拉强度和伸长率分别可达303mpa、663mpa和7.2％，是一种性能良好的结构材料。表1金属陶瓷复合材料的性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2弯曲强度(mpa)297299303301299294277维氏硬度(gpa)5.455.485.545.515.475.115.41抗拉强度(mpa)655658663661663650634伸长率(％)7.07.17.17.27.17.16.5屈服强度(mpa)370372375373369353345当前第1页12