本發明專利技術涉及一種結構可設計的抗高能和二次沖擊的金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，將難熔金屬和硬質陶瓷熱壓連接成金屬/陶瓷層狀復合材料，不同層的陶瓷基片的厚度可根據抗沖擊性能要求進行設計，厚度越厚抗沖擊能力越強，但重量增加。金屬層起到粘接作用，使陶瓷層受到沖擊后具有“裂而不碎”的功能，可實現金屬/陶瓷層狀復合材料抵抗二次沖擊的能力；同時金屬層具有良好的韌性，可阻礙裂紋的擴展，受到沖擊時可產生大的塑性變形來吸收沖擊能，提高材料的抗沖擊能力。金屬/陶瓷層狀復合材料中金屬與陶瓷的界面可通過調整連接工藝（連接溫度、壓力和時間）來控制，界面結合強，則二次抗沖擊能力強。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，涉及一種，尤其涉及一種能抗高能和二次沖擊的金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，特別是一種。
技術介紹
隨著射擊速度的極大提高，可產生高的動能沖擊；而且彈頭中加入可燃成分，會產生燃燒高溫，使彈頭在碰撞時產生高的瞬時動能沖擊(>300GPa)和極高的表面溫度(2xl04K)，戰場人員、車輛、飛機和設備的安全保障面臨極大的挑戰。高能沖擊時，由于摩擦和彈頭組分燃燒引起的表面高溫使金屬難以抵抗高能沖擊。陶瓷材料雖然耐高溫，但陶瓷脆性使其受沖擊即碎，難以抵抗二次沖擊。因此，單一金屬或者陶瓷材料難以抵抗高能和二次沖擊，必須發展新型防護材料，要求材料滿足耐高溫(>1540°C )、高強度(>600GPa)、高韌性和高硬度的性能，且要具有抗二次沖擊的能力。陳維平等人采用擠壓浸滲法制備Al/SiC層狀復合材料[陳維平等，華南理工大徐學報(自然科學版)，2010, 38 (9) 90-95]，彈道沖擊下陶瓷粉碎和崩落，金屬內襯融化、變形。在公開/告號CN1623770A的中國專利中公開了一種金屬/陶瓷層狀復合材料防護板的制備方法，此方法將鋁、鐵等金屬層與陶瓷層在600°C 900°C下通過活性鑄接工藝或火星金屬釬焊工藝制備金屬/陶瓷層狀復合材料，僅能防護低溫沖擊，且無抗二次沖擊能力。陶瓷材料具有高硬度、高強度、高耐壓強度和耐高溫的性能，金屬具有高韌性和高塑性的性能，金屬/陶瓷層狀復合材料結合了金屬和陶瓷的優異性能，能夠具有高硬度、高強度、高韌性和高耐壓強度等性能，能夠滿足抗二次沖擊的要求。但當前金屬/陶瓷層狀復合材料多使用熔點低的鋁、鋁合金及鋼等金屬及合金，在高能沖擊過程中易熔而使材料整體失效；同時金屬和陶瓷界面強度低，在沖擊過程成中陶瓷易碎而脫落，缺乏抗二次沖擊的能力。
技術實現思路
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提出一種，引入難熔金屬(Ti，Zr等)，專利技術了一種抗高能和二次沖擊的金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，使材料結構可設計，界面強度可控制，最重要的是復合材料具有抗高能沖擊和二次沖擊的能力。技術方案—種，其特征在于步驟如下步驟1:根據需要將陶瓷加工成需要的形狀和不同厚度的陶瓷基片，再對其進行拋光、清洗和烘干處理；步驟2 :將金屬箔或金屬板切割成與步驟I加工的陶瓷基片相吻合的形狀；步驟3 :以金屬箔或金屬板將多個陶瓷基片間隔疊層設置得到需要的層數和厚度，得到預制體，然后置于石墨模具中；步驟4 :將石墨模具置于熱壓爐中，將熱壓爐抽真空使其低于3. OX KT3Pa時開始升溫；升溫時沿預制體的疊層方向向預制體內施加5 IOMPa的壓力；當熱壓爐的溫度由室溫升至1600 1900°C時開始保溫，保溫時間為O. 5 2h ;然后卸去施加在預制體的壓力，并隨爐冷卻至室溫，得到金屬/陶瓷層狀復合材料；所述升溫速率與降溫速率為5 20 0C /min ο所述陶瓷基片為SiC、Si3N4、Al203、AlN或ZrO2的陶瓷基片。所述陶瓷基片為SiC、Si3N4、Al203、AlN或ZrO2組合體的陶瓷基片。所述金屬箔為鎢、鉿、鈮、鐵、鐵合金、鈦或鋯的金屬箔。所述金屬板為鎢、鉿、鈮、鐵、鐵合金、鈦或鋯的金屬板。有益效果本專利技術提出的一種，將難熔金屬和硬質陶瓷熱壓連接成金屬/陶瓷層狀復合材料，不同層的陶瓷基片的厚度可根據抗沖擊性能要求進行設計，厚度越厚抗沖擊能力越強，但重量增加。金屬層起到粘接作用，使陶瓷層受到沖擊后具有“裂而不碎”的功能，可實現金屬/陶瓷層狀復合材料抵抗二次沖擊的能力；同時金屬層具有良好的韌性，可阻礙裂紋的擴展，受到沖擊時可產生大的塑性變形來吸收沖擊能，提高材料的抗沖擊能力。金屬/陶瓷層狀復合材料中金屬與陶瓷的界面可通過調整連接工藝(連接溫度、壓力和時間)來控制，界面結合強，則二次抗沖擊能力強。本專利技術采用熱壓連接而成的金屬/陶瓷層狀復合材料具有優異的抗高能、二次沖擊性能，層材料和厚度可設計，界面強度可控制，從而實現了其抗高能、二次沖擊性能可設計。附圖說明圖1是本專利技術金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法流程圖；圖2是本專利技術方法所制備的金屬/陶瓷層狀復合材料結構示意圖；圖中，I 一陶瓷層，2 —金屬層，3 —陶瓷和金屬層間界面。具體實施例方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述實施例1 :層狀鋯/碳化硅陶瓷復合材料步驟1:碳化硅陶瓷基片的準備將碳化硅陶瓷加工成厚度為2mm，直徑為30mm的陶瓷基片若干，經拋光、清洗，然后置于烘箱中150°C保溫3h烘干。步驟2:鋯箔片的準備將厚度為O. 2mm的鋯箔切割成直徑為30mm的箔片若干。步驟3:預制體的準備將步驟I和步驟2準備的碳化硅陶瓷基片和鋯箔片按照陶瓷/鋯箔/陶瓷/鋯箔/陶瓷/鋯箔的次序疊層，并置于石墨模具中。步驟4:熱壓連接將步驟3準備好的預制體置于熱壓爐中進行連接。對熱壓爐抽真空，當熱壓爐的氣壓低于3. 0X10_3Pa時開始升溫，升溫速率為5°C /min ;升溫時沿預制體的疊層方向向預制體施加7MPa的壓力；當熱壓爐的溫度由室溫升至1700°C時開始保溫，保溫2h ;然后卸去施加在預制體的壓力，并隨爐冷卻至室溫，降溫速率為5°C /min，得到層狀鋯/碳化硅陶瓷復合材料。實施例2 :層狀鈦/碳化硅陶瓷復合材料步驟1:碳化硅陶瓷基片的準備將碳化硅陶瓷加工成厚度為1mm，直徑為30mm的陶瓷基片若干，經拋光、清洗，然后置于烘箱中150°C保溫3h烘干。步驟2:鈦箔片的準備將厚度為O. 2mm的鈦箔切割成直徑為30mm的箔片若干。步驟3:預制體的準備將步驟I和步驟2準備的碳化硅陶瓷基片和鈦箔片按照陶瓷/鈦箔/陶瓷/鈦箔/陶瓷/鈦箔的次序疊層10層，并置于石墨模具中。步驟4 :熱壓連接將步驟3準備好的預制體置于熱壓爐中進行連接。對熱壓爐抽真空，當熱壓爐的氣壓低于3. 0X10_3Pa時開始升溫，升溫速率為5°C /min ;升溫時沿預制體的疊層方向向預制體施加5MPa的壓力；當熱壓爐的溫度由室溫升至1650°C時開始保溫，保溫2h ;然后卸去施加在預制體的壓力，并隨爐冷卻至室溫，降溫速率為5°C /min，得到層狀鈦/碳化硅陶瓷復合材料。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種結構可設計的抗高能和二次沖擊的金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：步驟1：根據需要將陶瓷加工成需要的形狀和不同厚度的陶瓷基片，再對其進行拋光、清洗和烘干處理；步驟2：將金屬箔或金屬板切割成與步驟1加工的陶瓷基片相吻合的形狀；步驟3：以金屬箔或金屬板將多個陶瓷基片間隔疊層設置得到需要的層數和厚度，得到預制體，然后置于石墨模具中；步驟4：將石墨模具置于熱壓爐中，將熱壓爐抽真空使其低于3.0×10?3Pa時開始升溫；升溫時沿預制體的疊層方向向預制體內施加5～10MPa的壓力；當熱壓爐的溫度由室溫升至1600～1900℃時開始保溫，保溫時間為0.5～2h；然后卸去施加在預制體的壓力，并隨爐冷卻至室溫，得到金屬/陶瓷層狀復合材料；所述升溫速率與降溫速率為5～20℃/min。
【技術特征摘要】
1.一種結構可設計的抗高能和二次沖擊的金屬/陶瓷層狀復合材料的制備方法，其特征在于步驟如下:步驟1:根據需要將陶瓷加工成需要的形狀和不同厚度的陶瓷基片，再對其進行拋光、清洗和烘干處理；步驟2:將金屬箔或金屬板切割成與步驟I加工的陶瓷基片相吻合的形狀；步驟3:以金屬箔或金屬板將多個陶瓷基片間隔疊層設置得到需要的層數和厚度，得到預制體，然后置于石墨模具中；步驟4:將石墨模具置于熱壓爐中，將熱壓爐抽真空使其低于3.0X KT3Pa時開始升溫；升溫時沿預制體的疊層方向向預制體內施加5 IOMPa的壓力；當熱壓爐的溫度由室溫升至1600 1900°C時開始保溫，保溫時間為0.5 2h ;然后卸去施加在預制體的壓力，并隨爐冷卻至室溫，得到金屬/陶瓷層狀復合材料；所述升溫速率...
【專利技術屬性】
技術研發人員：成來飛，范尚武，張立同，李良軍，劉小瀛，張青，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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