一种高韧性低应力金属陶瓷的制作方法

本发明涉及一种金属陶瓷材料，具体涉及一种高韧性低应力金属陶瓷。

背景技术：

金属陶瓷是一种由陶瓷和金属原料制成的复合材料，兼有金属的韧性、抗弯性和陶瓷的耐高温、高强度和抗氧化性。但传统的金属陶瓷无法像钢材那样以成卷的形式来储存和运输，当金属陶瓷很薄时，其韧性受到了一定影响，此时若将金属陶瓷成卷包装，它的剪应力会释放的很慢，而这种剪应力会导致金属陶瓷在被加工时的加工精度产生偏差，而如果克服这种缓慢释放的应力，可以采用与一些钢板类似的方法，即放在露天暴晒1个月甚至更久，直至应力释放完全后再进行加工，但明显这种方法会造成制造成本的急剧增加，因此，如何降低卷材型的金属陶瓷的应力成为了当下亟待解决的难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高韧性低应力金属陶瓷。

本发明的技术方案概述如下：

一种高韧性低应力金属陶瓷，其包括以下重量份的组分：

优选的是，所述的高韧性低应力金属陶瓷，其中，所述Ti_1-a-b-cSc_aMg_bW_c(C_1-dN_d)中，0.04≤a≤0.06，0.1≤b≤0.14，0.2≤c≤0.3，0.26≤d≤0.31。

优选的是，所述的高韧性低应力金属陶瓷，其中，还包括有2-3份的烧结物Y_6-x-y-zLa_xNd_yEu_zO₉。

优选的是，所述的高韧性低应力金属陶瓷，其中，所述烧结物Y_6-x-y-zLa_xNd_yEu_zO₉中，0.6≤x≤0.7，2.1≤y≤2.3，1.7≤z≤1.8。

优选的是，所述的高韧性低应力金属陶瓷，其中，还包括有0.2-0.3份的氧化锌。

本发明的有益效果是：本案通过对现有金属陶瓷的配方进行改进，以复式碳氮化物为基体，同时借助引入的碳化物、氮化物、氧化物和金属单质，来协同提高金属陶瓷的韧性，减小金属陶瓷在弯折状态下或成卷后的剪应力，以提高对卷状金属陶瓷的加工精度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本案提出一实施例的高韧性低应力金属陶瓷，其包括以下重量份的组分：

本案以复式碳氮化物Ti_1-a-b-cSc_aMg_bW_c(C_1-dN_d)为基体，以碳化锶、氮化镁和氧化钡作为硬质相，以钴和镍作为粘结相，虽然在一些Ti基金属陶瓷中，钌可以作为粘结相的成分，但在本案中，钌的作用并不是作为粘结相成分，钴和镍作为粘结相已经足够了，钌在这里是一种弯折抗疲劳剂，即它可以使得已经成卷的金属陶瓷在开卷时减小形变幅度。Ti_1-a-b-cSc_aMg_bW_c(C_1-dN_d)相比于普通的Ti基，可给予金属陶瓷更优异的韧性和较低的剪应力；碳化锶、氮化镁和氧化钡作为一个整体组合，可以在单次煅烧的情况下就能提高Ti_1-a-b-cSc_aMg_bW_c(C_1-dN_d)基金属陶瓷的抗弯强度和应变，这在一定程度上也抑制了剪应力的产生。若将碳化锶、氮化镁和氧化钡这三者中的氧化钡替换为其他的碳化物或氮化物或碳氮化物，则这一组合就成为了一个普通的硬质相，它仅能改善金属陶瓷的耐高温性和抗氧化性，不具备韧性和应力的改善功能；若将氧化钡替换为其他金属氧化物，则会使金属陶瓷变脆，抗冲击强度下降，同时会增加金属陶瓷的热膨胀系数，不利于精密加工。因此，碳化锶、氮化镁和氧化钡作为一个整体不可被分割，且各自的添加量也应受到限制。

其中，在Ti_1-a-b-cSc_aMg_bW_c(C_1-dN_d)中，存在一个较优的比例，以使所得的金属陶瓷具有更佳的韧性和更低的应力，即0.04≤a≤0.06，0.1≤b≤0.14，0.2≤c≤0.3，0.26≤d≤0.31。

作为本案另一实施例，其中，上述配方中还优选包括有2-3份的烧结物Y_6-x-y-zLa_xNd_yEu_zO₉。Y_6-x-y-zLa_xNd_yEu_zO₉可有效降低金属陶瓷在大温差下的收缩应力，同时，它能够协同钴和镍提高对金属陶瓷的内聚力，有利于提高金属陶瓷的抗冲击强度。

其中，在烧结物Y_6-x-y-zLa_xNd_yEu_zO₉中，存在一个较优的比例，以使所得的金属陶瓷具有更优异的性能，即0.6≤x≤0.7，2.1≤y≤2.3，1.7≤z≤1.8。

作为本案又一实施例，其中，上述配方中还优选包括有0.2-0.3份的氧化锌。氧化锌可用于提高金属陶瓷的抗弯强度和韧性，有助于抑制剪应力的产生。但氧化锌的添加量应被限制。

本案的金属陶瓷的制备方法如下：

1)将各组分按比例配料，研磨，混匀；

2)加入溶剂制成料浆，过滤，干燥制粒，随后压制成型；

3)放入炉中烧结，温度为1580℃，保温1.5h后通入3.3MPa的氩气，

在1h内降温至750℃以下，制得金属陶瓷。

表一列出不同实施例的具体配方和制得的金属陶瓷的性能参数：

表一

注：1)弯折形变度的测定方法是：将厚度为200μm、宽度为50cm、长度为50米的金属陶瓷片材卷成直径为1米的卷状放置24小时后，再开卷展开压平1小时后所获得的自由状态下的形变程度；2)垂直削切误差的测定方法是：将厚度为200μm、宽度为50cm、长度为50米的金属陶瓷片材卷成直径为1米的卷状后，对其垂直削切后，削切初端与削切末端在水平方向的位移。

表二列出不同对比例的具体配方和制得的金属陶瓷的性能参数：

表二

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。