专利名称：一种金属陶瓷复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有Mo的金属陶瓷复合材料，改善了金属！^相对于Ti C陶瓷相 的湿润性，而且界面粘接度得到了明显提高。
背景技术：
金属陶瓷复合材料是由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。金 属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素 (铁、钴、镍、铬、钨、钼等)及其合金。根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷 为基质和以金属为基质两类。陶瓷基金属陶瓷主要有以下几类①氧化物基金属陶瓷，以氧 化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐 蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。 ②碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属 复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环、捡 丝模套及透平叶片。③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具 有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。金属陶瓷复合材料兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不 会因为骤冷或骤热而脆裂。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具 有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特性。因此，金属陶瓷复合材料可广泛地应用于火箭、 导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等地方。中国发明专利(CN1M8709A)，名称为“一种TiB2基金属陶瓷复合材料及其制备 方法”，公开了一种金属陶瓷复合材料，该金属陶瓷复合材料由TiB230 90wt%、CulO 70wt%和NiO 10wt%组成，有效地提高了复合材料的拉升强度与弯曲强度。但是，此种金 属陶瓷复合材料的相与相之间的湿润性和粘接度不高，韧性较差。因此，如何研发出一种金属相与陶瓷相之间具有较高润湿性和粘接度的金属陶瓷 复合材料是本发明所要进行解决的课题。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种含有Mo的金属陶瓷复合材料，改善了金属狗相 对于TiC陶瓷相的湿润性，而且界面粘接度得到了明显提高。本发明提供了一种金属陶瓷复合材料，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如 下TiC, 10% -45% ；Al2O3'30% -40% ；Fe, 20% -30% ；Mo，5%-40%。优先地，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如下TiC，10% ；Al2O3'30% ；Fe,20% ；Mo，40%。优先地，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如下TiC，45% ；Al2O3'30% ；Fe, 20% ；Mo，5%。优先地，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如下TiC，20% ；Al2O3'35% ；Fe, 25% ；Mo，20%。本发明揭示的金属陶瓷复合材料，由于在金属陶瓷复合材料中添加Mo，使得相与 相之间形成Mo包覆层，提高了相与相之间的结合度，同时也改善了相与相之间的润湿性， 有利于金属陶瓷复合材料的烧结。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目 的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。实施例1采用原位铝热，碳热还原法，以天然钛铁矿，铝粉和石墨为主要原料，通过加入添 加剂，控制有关工艺参数，实现合成与烧结一体化，低成本制备出了较高性能的TiC-Al2O3/ Fe金属陶瓷复合材料。钛铁矿-Al-C体系原位合成的产物为TiC-Al203/Fe，其反应方程式为首先，将1 摩尔i^eTi03、2摩尔Al以及1摩尔C混合反应，将!^eTiO3还原成TiO2, α-Fe ；TiO2继续被铝 还原，一步一步脱氧，直至在Ti-Al-O体系中，Ti，0比率达到平衡，铝已没有足够的还原能 力TixOy继续脱氧，然后还原剂碳与低价含钛氧化物反应生成TiC硬质合金相，随着反应的 进行，逐渐形成接近化学计量比的TiCx。在此过程中部分金属间化合物相也有可能生成，再 加入2摩尔金属添加剂Mo，最终得到预期产物Al203-TiC/Fe，其各组分百分比为TiC，10% ； Al2O3'30% ；Fe, 20% ；Mo，40%。金属添加剂Mo可以改善Fe对陶瓷相的润湿性，活化陶瓷相的烧结，通知抑制了 Al2O3和TiC间的高温化学反应，减少气体的放出，界面结合得到改善，促进了陶瓷材料的烧 结致密，力学性能得到提高。实施例2采用原位铝热，碳热还原法，以天然钛铁矿，铝粉和石墨为主要原料，通过加入添 加剂，控制有关工艺参数，实现合成与烧结一体化，低成本制备出了较高性能的TiC-Al2O3/ Fe金属陶瓷复合材料。钛铁矿-Al-C体系原位合成的产物为TiC-Al203/Fe，其反应方程式为首先，将3 摩尔i^eTi03、0. 5摩尔Al以及1. 7摩尔C混合反应，将!^eTiO3还原成TiO2, α -Fe ；TiO2继 续被铝还原，一步一步脱氧，直至在Ti-Al-O体系中，Ti，0比率达到平衡，铝已没有足够的 还原能力TixOy继续脱氧，然后还原剂碳与低价含钛氧化物反应生成TiC硬质合金相，随着 反应的进行，逐渐形成接近化学计量比的TiCx。在此过程中部分金属间化合物相也有可能 生成，再加入0. 25摩尔金属添加剂Mo，最终得到预期产物Al203-TiC/Fe，其各组分百分比为 TiC, 45% ；Al2O3, 30% ；Fe, 20% ；Mo，5%。实施例3采用原位铝热，碳热还原法，以天然钛铁矿，铝粉和石墨为主要原料，通过加入添加剂，控制有关工艺参数，实现合成与烧结一体化，低成本制备出了较高性能的TiC-Al2O3/ Fe金属陶瓷复合材料。钛铁矿-Al-C体系原位合成的产物为TiC-Al203/Fe，其反应方程式为首先，将4 摩尔i^eTi03、0. 6摩尔Al以及1. 9摩尔C混合反应，将!^eTiO3还原成TiO2, α -Fe ；TiO2继续 被铝还原，一步一步脱氧，直至在Ti-Al-O体系中，Ti，0比率达到平衡，铝已没有足够的还 原能力TixOy继续脱氧，然后还原剂碳与低价含钛氧化物反应生成TiC硬质合金相，随着反 应的进行，逐渐形成接近化学计量比的TiCx。在此过程中部分金属间化合物相也有可能生 成，再加入1摩尔金属添加剂Mo，最终得到预期产物Al203-TiC/Fe，其各组分百分比为TiC， 45% ；Al2O3, 30% ；Fe, 20% ；Mo，5%。本发明揭示的金属陶瓷复合材料，由于在金属陶瓷复合材料中添加Mo，使得相与 相之间形成Mo包覆层，提高了相与相之间的结合度，同时也改善了相与相之间的润湿性， 有利于金属陶瓷复合材料的烧结。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围 为准。
权利要求
1.一种金属陶瓷复合材料，其特征在于，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如下TiC, 10% -45% ； Al2O3, 30% -40% ； Fe,20% -30% ； Mo, 5% -40%。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，该金属陶瓷复合材料各组 分重量百分比如下TiC，10% ；Al2O3, 30% ；Fe, 20% ；Mo, 40%
3.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，该金属陶瓷复合材料各组 分重量百分比如下:TiC,45% ；Al2O3, 30% ；Fe, 20% ；Mo,5%0
4.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，该金属陶瓷复合材料各组 分重量百分比如下:TiC,20% ；Al2O3, 35% ；Fe, 25% ；Mo, 20%
全文摘要
本发明提供了一种金属陶瓷复合材料，该金属陶瓷复合材料各组分重量百分比如下TiC10％-45％；Al2O330％-40％；Fe20％-30％；Mo5％-40％；本发明揭示的金属陶瓷复合材料，由于在金属陶瓷复合材料中添加Mo，使得相与相之间形成Mo包覆层，提高了相与相之间的结合度，同时也改善了相与相之间的润湿性，有利于金属陶瓷复合材料的烧结。
文档编号C22C30/00GK102115842SQ20091025164
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者施建东 申请人:常熟市东涛金属复合材料有限公司