【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及特種材料，尤其涉及一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝。
技術介紹
1、近年來，防護裝甲的強度需求以及裝備的輕量化需求具有同等重要的地位，開發一類具有高比強度的高性能裝甲以滿足多元化作戰需求成為裝甲防護領域的重要研究方向。從材料角度，在面對機動性和防護性能之間的矛盾，鋁制裝甲是目前使用較多的輕量化裝甲材料，其兼具高強度與低密度的特點，可以提供適合的抗穿甲彈侵徹能力，同時不易破碎，適合抵御破片攻擊。陶瓷相對鋁合金密度更小，并且具有高硬度的特點，但其本身較脆。對于裝甲材料“高硬度、高強度、高韌性、低密度”的要求，沒有任何一種均質單相材料能夠同時滿足。陶瓷和鋁合金構成的陶瓷/金屬復合裝甲，是將韌性材料和高硬度的脆性材料結合到一起，具有良好的抗彈效果，并且可以有效減輕裝甲質量，既可滿足裝甲抗單發彈能力要求，又可提高其抗多發彈能力。然而常見的陶瓷/金屬復合防護結構都是簡單的疊層結構，可以通過添加二維過渡層以改善陶瓷-金屬界面特性，但該方法不適合于三維空間連續的陶瓷/金屬復合結構。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術中存在的問題，提出一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝。本專利技術的技術方案如下：
2、一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：
3、步驟一、建模：設計不同孔徑的多孔結構，進行陶瓷多孔基體建模；
4、步驟二、漿料制備：將氧化鋁陶瓷粉體與氧化銅通過化學共沉淀法獲得混合陶
5、步驟三、坯體成形：將步驟一建立的模型導入光固化3d打印機，將步驟二得到的漿料置入打印機中，通過光固化成形的方法獲得陶瓷坯體，將坯體置入酒精中超聲清洗5min，去除表面未固化的漿料，之后置入紫外風干機中固化風干10min，降低坯體的內應力；
6、步驟四、脫脂燒結：將步驟三獲得的陶瓷坯體脫脂燒結，隨爐冷卻后取出，獲得多孔陶瓷基體。
7、進一步的，所述步驟一中的不同孔徑的多孔結構可以是晶格點陣結構、tpms結構、voronoi結構。
8、進一步的，所述步驟二中混合陶瓷粉體與氧化鋁的質量比為4：96，粉體總質量與光敏樹脂質量比為2.5：1，分散劑添加量為粉體總質量的2％，行星球磨機轉速為60rpm，球磨時間為60min。
9、進一步的，所述步驟四中的脫脂燒結工藝參數為：脫脂階段升溫速率為0.5℃/min，保溫平臺為90℃、120℃、160℃、240℃、340℃、410℃、500℃、600℃，分別保溫120min；燒結階段升溫速率為3℃/min，在1600℃保溫120min。
10、進一步的，一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述方法的步驟如下：
11、步驟一、前處理：稱取一定質量的鋁合金顆粒使用碳化硅粉末進行研磨并浸入酒精中使用超聲波清洗去除表面的氧化層；
12、步驟二、裝載：將步驟一所得鋁合金顆粒置于多孔陶瓷基體頂部一起放入石墨坩堝，裝填進爐中并放上氧化鋯加載塊；
13、步驟三、洗氣：關閉爐膛進氣口，開啟真空泵從排氣口抽氣至氣壓接近真空，關閉真空泵并從進氣口沖入氬氣達到一個標準大氣壓，將以上操作循環兩遍；
14、步驟四、高溫浸漬：以20℃/min的升溫速率將坩堝以及內部的陶瓷和金屬顆粒升溫至700℃，并保溫10min，隨后在加載力下將熔融鋁合金緩慢壓入多孔陶瓷基體的連通孔隙內，之后緩慢降至室溫。
15、步驟五、后處理；采用固溶及時效處理，消除陶瓷/金屬復合構件的內應力，穩定微觀結構。
16、進一步的，所述步驟五中的固溶處理工藝為470℃溫度下保溫10h，隨后的時效處理工藝為140℃下保溫24h。
17、進一步的，所述的一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，可以根據工作環境設計網絡陶瓷/金屬復合防護單元中多孔陶瓷基體的孔隙率，調控陶瓷/金屬比例。
18、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
19、本專利技術通過三維建模軟件設計可以調控不同孔徑尺寸的多孔結構，包括晶格點陣結構、tpms結構、voronoi結構，是優異的具備高抗沖擊性、高吸能和輕量化的結構；其中tpms結構有更高的彈性模量，可減小陶瓷結構在承載過程的變形，voronoi結構具有更高的抗壓強度。
20、本專利技術采用的坯體成形工藝是光固化成形技術，該技術可以支撐復雜結構的成形，且可以保證材料在坯體中的均勻性，其后續的熱處理工藝保證最終樣件具備較低的內應力，已在核防護裝置、通訊領域等方面獲得應用。
21、本專利技術采用的高溫浸漬工藝可以保證熔融金屬鋁在多孔陶瓷基體孔隙內均勻分布，并且添加的氧化銅添加劑在高溫浸漬過程可以形成cualo2第二相，在陶瓷-金屬界面作為過渡相，貫穿兩材料，加強了界面結合強度，實現了陶瓷-金屬三維連續的陶瓷/金屬復合結構。
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1.一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述方法的步驟如下
2.一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述方法的步驟如下
3.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的不同孔徑的多孔結構包括晶格點陣結構、TPMS結構、Voronoi結構。
4.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟二中陶瓷粉體可以是氧化鋁，添加劑為氧化銅，在氧化鋁燒結時生成液相，促進物質傳遞和基體內部結構致密。
5.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟二中的粉體混合方法為化學共沉淀法，其相較于球磨混合法能將氧化鋁包覆在氧化銅表面，減小氧化銅在光固化過程的光吸收。
6.進一步的，根據權利要求2所述的一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述的步驟三，為避免高溫狀態下相較于陶瓷支架熔點較低的金屬與氧氣反應氧化，采取0.1MPa氬氣氛圍完成本步所述工序，為避免金屬內部出現
7.進一步的，根據權利要求2所述的一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述步驟四中的保溫溫度根據差示掃描量熱(DSC)分析確認鋁合金浸漬溫度為700℃，所述加載力為3MPa、1mm/min，確保熔融鋁合金將多孔陶瓷坯體均勻浸沒。
8.進一步的，根據權利要求2所述的一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述步驟六中的固溶處理工藝為470℃溫度下保溫10h，隨后的時效處理工藝為140℃下保溫24h。
9.進一步的，根據權利要求2所述的一種高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件的制備方法，其特征在于，所述網絡陶瓷/金屬復合構件添加的氧化銅在高溫浸漬過程中形成貫穿陶瓷和金屬兩種材料的第二相，提高了陶瓷-金屬的界面結合強度。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述方法的步驟如下
2.一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述方法的步驟如下
3.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的不同孔徑的多孔結構包括晶格點陣結構、tpms結構、voronoi結構。
4.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟二中陶瓷粉體可以是氧化鋁，添加劑為氧化銅，在氧化鋁燒結時生成液相，促進物質傳遞和基體內部結構致密。
5.進一步的，根據權利要求1所述的一種多孔陶瓷基體的制備方法，其特征在于，所述步驟二中的粉體混合方法為化學共沉淀法，其相較于球磨混合法能將氧化鋁包覆在氧化銅表面，減小氧化銅在光固化過程的光吸收。
6.進一步的，根據權利要求2所述的一種基于高溫浸漬工藝成形的網絡陶瓷/金屬復合構件制造工藝，其特征在于，所述的步驟三，為避免高溫狀態下相較于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝建瓴，謝德巧，古家森，葉昀，沈理達，田宗軍，趙劍峰，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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