本发明属于金属陶瓷复合材料，具体涉及一种具有完整芯环结构的金属陶瓷复合材料、制备方法与应用。
背景技术：
1、金属陶瓷复合材料已被广泛应用，例如可以应用在石油钻探的扶正器和径向轴承上，以提高耐磨性能，延长钻具部件服役寿命。在金属陶瓷复合材料中，陶瓷相颗粒主要提供强度和硬度，粘结相主要提供塑性和变形能力。
2、近年来，作为轻质、高性价比的tic(n)基金属陶瓷材料替换wc-co硬质合金受到了研究者的广泛关注。与wc基硬质合金相比，tic(n)陶瓷相颗粒与粘结相（co或ni）的润湿性较差，tic(n)陶瓷颗粒与粘结相的结合强度不高，直接由tic(n)与co或ni制备的tic(n)基金属陶瓷的韧性和强度较低，其抗弯强度也仅有相应wc-co硬质合金的70%左右，极大地限制了tic(n)基金属陶瓷在机械加工领域的发展与应用的应用场景拓展。
3、协同提升金属陶瓷的强韧性能是一直以来的研究目标，改善陶瓷相颗粒与粘结相(co或ni)之间的润湿性能，是提高金属陶瓷材料的力学性能和服役性能的重要途径之一。通常在金属陶瓷制备时加入mo2c、wc、tac等第二类碳化物，由于第二类碳化物的热力学稳定性较tic(n)更低，液相烧结时第二类碳化物会优先溶解，随后在冷却过程中在未溶解的陶瓷颗粒周围形成环形的(ti,w,mo…)c(n)固溶体。芯环结构的形成可以有效改善润湿性、提升致密度、减少孔隙率，从而提升材料性能。
4、金属陶瓷芯环结构的形貌和成分主要取决于烧结的溶解再析出过程，然而，溶解析出过程的充分调控仅凭烧结工艺的优化难以实现，现有制备技术烧结的金属陶瓷往往存在芯环结构不完整、芯环界面结构不均匀等问题，即存在部分芯与金属粘结相直接接触的现象，降低了金属陶瓷复合材料性能，无法完全发挥芯环结构对润湿性的提升所带来的益处。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种具有完整芯环结构的金属陶瓷复合材料、制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
2、为实现以上发明目的，本发明采用了如下所述的技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种具有完整芯环结构的金属陶瓷复合材料的制备方法，其包括：
4、使多组分陶瓷相物料球磨混合并在第一温度下进行热处理，后在第二温度下进行结晶化处理，形成陶瓷相预固溶粉末(ti1-x,mx)c(n)；其中，所述第二温度高于所述第一温度，所述陶瓷相预固溶粉末(ti1-x,mx)c(n)具有单相结构且不含有氧化物，m表示第一难熔金属元素，(n)表示可选择地含有或不含有n元素；
5、使所述陶瓷相预固溶粉末(ti1-x,mx)c(n)，以及第二难熔金属碳化物陶瓷粉末、金属粘接相粉末球磨混合后得到混合粉末；其中，第二难熔金属碳化物陶瓷粉末中的第二难熔金属与所述第一难熔金属不同；
6、将所述混合粉末压制成坯体，并先后进行真空烧结、分压烧结和冷却，得到具有完整芯环结构的金属陶瓷复合材料。
7、第二方面，本发明提供了一种上述制备方法制得的金属陶瓷复合材料，其包括陶瓷相和粘接相，所述陶瓷相包含芯相和环相，所述环相完整包裹所述芯相；
8、所述芯相的材质为(ti1-x,mx)c(n)，其中m表示第一难熔金属；所述环相为(ti1-x,mx)c(n)与第二难熔金属的碳化物形成的固溶体。
9、第三方面，本发明还提供了上述金属陶瓷复合材料在机械加工、石油钻探领域的应用。
10、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
11、本发明所提供的制备方法通过混合物料进行热处理和结晶化处理，促使难熔元素完全固溶到陶瓷相中，形成单一相结构的固溶体，后通过粉末冶金的方法制备金属陶瓷粉末，通过真空烧结和分压烧结相结合的液相烧结工艺，制备出致密化程度高的金属陶瓷复合材料；该方法利用陶瓷相的改性和烧结工艺的协同组合，实现金属陶瓷复合材料陶瓷相芯环结构的调控，生成完整的芯环结构，有效地改善陶瓷相与粘结相之间的界面结合强度，减少因微观结构不均匀导致的金属陶瓷复合材料力学性能的损失。
12、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
1.一种具有完整芯环结构的金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多组分陶瓷相物料包括：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，x的取值范围为0.03-0.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为1400-1600 ℃，所述第二温度在1800-2200 ℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一难熔金属和第二难熔金属均独立且不重叠地选自w、mo、ta、nb、v、zr中的任意一种或两种以上的组合；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空烧结和分压烧结的温度为1400-1500 ℃，所述真空烧结的时间为1-2.5 h，所述分压烧结的时间为0.5-2 h，且所述真空烧结和分压烧结的总时长控制在3h以下。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分压烧结的气氛为惰性气体，压强40 -70 mpa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨混合的方式为湿法高能球磨，球磨转速为250-400 rpm，球磨时间为20-30 h，球料比为8:1-15:1，球磨介质包括无水乙醇，且球磨混合后进行干燥去除所述球磨介质；
9.权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括陶瓷相和粘接相，所述陶瓷相包含芯相和环相，所述环相完整包裹所述芯相；
10.权利要求9所述的金属陶瓷复合材料在机械加工、石油钻探领域的应用。