專利名稱：：共沉降法制備不銹鋼/氧化鋯連續(xù)梯度功能材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于梯度功能材料的范疇。梯度功能材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型復(fù)合材料，其主要特征是材料一側(cè)為低熱導(dǎo)率的耐熱陶瓷，另一側(cè)為耐低溫金屬，為緩和熱應(yīng)力，兩側(cè)之間的成份和(或)組織結(jié)構(gòu)梯度變化，從而使材料整體兼有金屬和陶瓷的性能，既有良好的耐熱性，又有足夠的強(qiáng)韌性。雖然梯度功能材料的概念最初是為研究和發(fā)展宇航遮熱材料而提出來(lái)的，但目前的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“遮熱”功能的范疇，在生物、電子、醫(yī)學(xué)、原子能等領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。梯度功能材料的制備是梯度功能材料應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵。從熱應(yīng)力緩和程度來(lái)看，成份連續(xù)分布一直是梯度功能材料制備領(lǐng)域追求的理想目標(biāo)。目前已發(fā)展了多種梯度功能材料的制備方法，如氣相沉積、等離子噴涂、自蔓延高溫合成、粉末冶金法等等。其中粉末冶金法被認(rèn)為是比較靈活的、有希望制備大型構(gòu)件的方法之一，也是目前研究較多的方法。但是，目前的粉末冶金方法采用的主要是疊層法，即先按設(shè)計(jì)將兩種粉末按不同成份混合，然后一層一層疊層壓制成形并燒結(jié)，材料兩側(cè)之間成份分層階躍變化。這種疊層法由于沒(méi)有真正消除成份突變的界面，因而無(wú)論從制備工藝本身的可操作性上還是從應(yīng)力緩和的程度上都存在很大的局限性。雖然也曾經(jīng)有人提出過(guò)借用霧化沉積原理的“粉末噴射沉積法”，并認(rèn)為可以制備成份連續(xù)變化的梯度材料，但由于成份控制過(guò)程非常復(fù)雜，工藝可操作性差，至今也未見(jiàn)有成形的樣品。本發(fā)明的目的在于制備成份連續(xù)分布的不銹鋼/氧化鋯梯度功能材料。粉末顆粒在液體介質(zhì)中的沉降行為可用斯托克斯沉降方程來(lái)描述，同種粉末顆粒粗的沉降快，不同種粉末同時(shí)沉降(共沉降)時(shí)顆粒粗的、密度大的沉降快。因而對(duì)于確定的兩種不同粉末，通過(guò)調(diào)節(jié)沉降參量(沉降介質(zhì)的密度和粘度、兩種粉末的相對(duì)含量)，適當(dāng)選擇兩種粉末的粒度，控制兩種粉末的沉降行為，就可以得到成份連續(xù)過(guò)渡的沉積層。本發(fā)明的構(gòu)成是不銹鋼和氧化鋯粉末與液體介質(zhì)混合制成懸濁液并使其共沉降，利用同一種粉末的粒度差異以及不銹鋼粉末和氧化鋯粉末間的密度和粒度的差異而導(dǎo)致的沉降速度的差異制備成份從不銹鋼連續(xù)過(guò)渡到氧化鋯沉積層，經(jīng)干燥、成形、燒結(jié)制備不銹鋼/氧化鋯梯度功能材料。其中液體沉降介質(zhì)可以是乙醇、丙酮和水；不銹鋼的粒度(一次顆粒或二次制粒)為0.5～20μm，氧化鋯的粒度(一次顆?；蚨沃屏?為0.1～60μm；懸濁液中不銹鋼的含量為0.01～0.5g/ml，氧化鋯的含量為0.02～0.3g/ml；成形可以是模壓和等靜壓，成形壓力為50～200MPa；燒結(jié)氣氛為Ar，燒結(jié)溫度為1200℃～1400℃，時(shí)間為30min～120min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝可操作性強(qiáng)，所制備的梯度材料成份連續(xù)分布。下圖結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖1為實(shí)施例SUS316/YSZ(3Y)樣品中的成份(YSZ體積分?jǐn)?shù))分布曲線；圖2為實(shí)施例SUS304/YSZ(3Y)樣品中的成份分布曲線；圖3為實(shí)施例SUS316/YSZ(3Y)梯度材料組織照片(×50)；圖4為實(shí)施例SUS304/YSZ(3Y)梯度材料組織照片(×50)。實(shí)施例采用本發(fā)明方法(共沉降法)，用釔部分穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)粉末和不銹鋼粉末(日本SUS316和SUS304粉末)，以乙醇作為沉降介質(zhì)，制備了φ33×4.5mm(燒結(jié)后)的SUS316/YSZ(3Y)和φ33×2.2mm(燒結(jié)后)的SUS304/YSZ(3Y)不銹鋼/氧化鋯連續(xù)梯度功能材料。其工藝參數(shù)如表(1)。表(1)實(shí)施例工藝參數(shù)</tables>權(quán)利要求1.一種不銹鋼/氧化鋯梯度功能材料的制備方法，其特征在于將不銹鋼和氧化鋯粉末與液體介質(zhì)混合制成懸濁液并使其共沉降，沉積層經(jīng)干燥、成形、燒結(jié)制備不銹鋼/氧化鋯梯度功能材料；其中不銹鋼的粒度(一次顆?；蚨沃屏?為0.5～20μm，氧化鋯的粒度(一次顆?；蚨沃屏?為0.1～60μm；懸濁液中不銹鋼的含量為0.01～0.5g/ml，氧化鋯的含量為0.02～0.3g/ml；成形壓力為50～200MPa，可以是模壓，也可以是等靜壓；燒結(jié)溫度為1200℃～1400℃，時(shí)間為30min～120min，燒結(jié)氣氛為Ar；沉降介質(zhì)可以是乙醇、丙酮和水。全文摘要本發(fā)明提供了一種不銹鋼/氧化鋯連續(xù)梯度功能材料的制備方法,其特征是將不銹鋼和氧化鋯粉末與液體介質(zhì)混合制成懸濁液并共沉降,沉積層經(jīng)成型、燒結(jié)制備梯度材料。其中不銹鋼的粒度為0.5～20μm,氧化鋯的粒度(一次顆粒或二次制粒)為0.1～60μm;懸濁液中不銹鋼的含量為0.01～0.5g/ml,氧化鋯的含量為0.02～0.3g/ml;沉降介質(zhì)可以是乙醇、丙酮和水。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝可操作性強(qiáng),所制備的梯度材料成分連續(xù)分布。文檔編號(hào)B22F7/02GK1173409SQ97104468公開日1998年2月18日申請(qǐng)日期1997年6月9日優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日發(fā)明者黃繼華申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)