CN117448656A - 一种多孔金属陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔金属陶瓷复合材料，该复合材料由以下体积分数的成分组成：24％～42％WMoTaNb合金相、18％～26％氧化铝‑氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙，另外，本发明还提供了多孔金属陶瓷复合材料的制备方法，将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒制成生坯后加热脱脂和预烧结，然后与氧化铝‑氧化锆复合陶瓷板烧结，得到多孔金属陶瓷复合材料。本发明的多孔金属陶瓷复合材料实现WMoTaNb合金相、氧化铝‑氧化锆复合陶瓷相和孔隙的均匀、连续分布，同时具备多孔金属材料、WMoTaNb难熔高熵合金和氧化铝‑氧化锆复合陶瓷三者的性能优势，在高温换热、航空航天等领域有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷复合材料技术领域，具体涉及一种多孔金属陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
金属多孔材料由于具有特殊的空隙类型和孔道结构，除了具备金属材料本身的特性外，还具有净化分离、消声减重、吸附缓释、高效导热等特殊功能。金属多孔材料广泛应用于能源化工、航空航天、冶金建材、兵器船舶、机械车辆、生物医药等领域的过滤分离装备，是相关工业工程提质增效、节能减排、污染治理以及资源能源综合利用的关键基础材料。
由难熔金属元素(如V、Nb、Ta、Mo、W、Ti、Zr和Hf等)组成的高熵合金称为难熔高熵合金。高熔点导致难熔高熵合金在高温下具有优异性能，成为具有工业应用潜力的高温合金。难熔高熵合金在高温下具有高硬度、高强度和良好的相稳定性，表现出现有合金难以企及的高温强度等性能，因此在高温环境中具有巨大的应用潜力。
金属陶瓷复合材料在工程应用中表现出高温红硬性、抗腐蚀性、抗氧化性等优异特性，成为传统硬质合金的理想替代材料，被广泛应用于汽车制造、航空领域和模具制造等领域。氧化锆陶瓷具有比一般陶瓷更优异的物理和机械性能，利用其在烧结过程中具有晶型转变的特点，用以提高材料的强度及断裂韧性，但其高温力学性能较差且成本高。氧化铝陶瓷常温力学性能较好、热膨胀系数高、化学稳定性较好、价格低廉。因此，氧化铝-氧化锆复合陶瓷可兼具各相优点，达到降低成本、改善性能的目的。
多孔难熔高熵合金/氧化铝-氧化锆陶瓷复合材料能够兼具上述金属多孔材料特殊功能、难熔高熵合金良好的高温性能以及陶瓷耐高温、高硬度等特性，应用前景十分广阔。
因此，探索一种合理、高效、低成本的方法成功制备出一种上述的多孔金属陶瓷复合材料具有十分重要的理论意义和实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多孔金属陶瓷复合材料。该多孔金属陶瓷复合材料同时具备多孔金属材料、WMoTaNb难熔高熵合金和氧化铝-氧化锆复合陶瓷三者的性能优势，在高温换热、航空航天等领域有非常广阔的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，该复合材料由以下体积分数的成分组成：24％～42％WMoTaNb合金相、18％～26％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
本发明的多孔金属陶瓷复合材料同时具备多孔金属材料、WMoTaNb难熔高熵合金和氧化铝-氧化锆复合陶瓷三者的性能优势，在高温换热、航空航天等领域有非常广阔的应用前景。
上述的一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下体积分数的成分组成：27.3％～40.1％ WMoTaNb合金相、21.6％～24.8％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
上述的一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下体积分数的成分组成：37.9％ WMoTaNb合金相、23.7％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
另外，本发明还提供了一种制备多孔金属陶瓷复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后进行压制成形，得到生坯，然后将生坯进行加热脱脂和预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空条件下以8℃/min～14℃/min的升温速度加热至1900℃～2000℃后保温5h～7h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的0.8％～1.2％。本发明通过控制硬脂酸的添加量，使制备的多孔WMoTaNb合金骨架具有合适的孔隙率。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述压制成形的方式为冷等静压，压力为200MPa～240MPa，保压时间为1min～4min。本发明通过控制压制成形的参数，促进颗粒之间的紧密堆积、提高生坯的密度和强度、保证生坯的外观完整性，同时能够避免过高的压制压力或过长的保压时间导致颗粒之间的过度压缩，增加应力集中。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述加热脱脂和预烧结的过程为：以1℃/min～3℃/min的升温速度加热至350℃～500℃后保温3h～5h进行加热脱脂，然后以8℃/min～12℃/min的升温速度加热至1100℃～1300℃后保温1h～3h进行预烧结。本发明通过先在较低温度下进行加热保温，完全脱除添加的硬脂酸，并保证不引入其它杂质相，避免影响各相比例和降低力学性能，然后以较快的升温速率在较高温度下进行加热是保证通过元素扩散使粉末之间形成粘结，避免完全脱脂后多孔WMoTaNb合金骨架强度低、不易搬运进行后续烧结等工艺。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述加热保温脱脂和预烧结与步骤二中所述烧结均在真空烧结炉中进行，所述真空烧结炉中的真空度不大于8.0×10-2Pa。本发明通过控制真空度防止其他气体对材料造成影响。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.6～1.5：1。本发明通过控制氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比，保证渗入的熔融态氧化铝-氧化锆复合陶瓷板无法完全充满多孔WMoTaNb合金骨架，从而实现制备的多孔金属陶瓷复合材料具有最优的孔隙占比。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的多孔金属陶瓷复合材料同时具备多孔金属材料、WMoTaNb难熔高熵合金和氧化铝-氧化锆复合陶瓷三者的性能优势，在高温换热、航空航天等领域有非常广阔的应用前景。
2、本发明的W、Mo、Ta、Nb粉末为球形，球形颗粒粉末的原始堆积孔隙在烧结过程中可得到很好地保留，从而保证多孔难熔高熵合金骨架在烧结过程中进一步致密化后仍能保持孔隙的均匀贯通性，有利于熔融态氧化铝-氧化锆复合陶瓷通过毛细管力的作用渗入多孔难熔高熵合金骨架内部，从而实现WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙的均匀、连续分布，显著简化工艺流程，制备方法简单，易实现，流程短，成本低。
3、本发明的氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.6～1.5，可保证渗入的熔融态氧化铝-氧化锆复合陶瓷板无法完全充满多孔WMoTaNb合金骨架，从而使多孔金属陶瓷复合材料具有最佳的孔隙占比。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.8：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相30.1％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相25.7％，孔隙44.2％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为122MPa。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为230MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.2％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1940℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.9：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相35.9％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相22.3％，孔隙41.8％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为167MPa。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为4.4×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至410℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的0.8％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为5.2×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为1：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相33.3％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相18.2％，孔隙48.5％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为117MPa。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为200MPa，保压时间为4min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以8℃/min的升温速度加热至1900℃后保温7h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为1.2：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相24.2％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相25.8％，孔隙50.0％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为107MPa。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为240MPa，保压时间为1min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以14℃/min的升温速度加热至2000℃后保温5h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.8：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相41.3％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相18.3％，孔隙40.4％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为142MPa。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以1℃/min的升温速度加热至500℃后保温5h进行加热脱脂，然后以8℃/min的升温速度加热至1300℃后保温3h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.8：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相37.9％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相23.7％，孔隙38.4％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为196MPa。
实施例7
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以3℃/min的升温速度加热至350℃后保温3h进行加热脱脂，然后以12℃/min的升温速度加热至1100℃后保温1h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.8：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相32.6％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相23.2％，孔隙44.2％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为177MPa。
实施例8
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.6：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相28.6％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相20.2％，孔隙51.2％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为102MPa。
实施例9
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为1.5：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相31.5％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相24.8％，孔隙43.7％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为153MPa。
实施例10
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.6：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相42％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相21.6％，孔隙36.4％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为149MPa。
实施例11
本实施例包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后在压力为220MPa，保压时间为3min下进行冷等静压，得到生坯，将生坯放入真空度为7.2×10-3Pa的真空烧结炉，以2℃/min的升温速度加热至400℃后保温4h进行加热脱脂，然后以10℃/min的升温速度加热至1200℃后保温2h进行预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的1.0％；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空度为6.1×10-3Pa的真空烧结炉中，以10℃/min的升温速度加热至1950℃后保温6h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料；所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.7：1。
经检测，本实施例制备的多孔金属陶瓷复合材料由WMoTaNb合金相、氧化铝-氧化锆复合陶瓷相和孔隙组成，其中，各组成部分的体积分数为：WMoTaNb合金相40.1％，氧化铝-氧化锆复合陶瓷相22.5％，孔隙37.4％，所述多孔金属陶瓷复合材料的室温压缩强度为147MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，该复合材料由以下体积分数的成分组成：24％～42％WMoTaNb合金相、18％～26％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
2.根据权利要求1所述的一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下体积分数的成分组成：27.3％～40.1％WMoTaNb合金相、21.6％～24.8％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
3.根据权利要求1所述的一种多孔金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下体积分数的成分组成：37.9％WMoTaNb合金相、23.7％氧化铝-氧化锆复合陶瓷相，余量为孔隙。
4.一种制备如权利要求1～3中任一权利要求所述的多孔金属陶瓷复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、多孔WMoTaNb合金骨架制备：将等原子比的球形W、Mo、Ta、Nb粉末与硬脂酸颗粒添加到无水乙醇中，并在加热水浴条件下充分搅拌混合均匀，干燥后进行压制成形，得到生坯，然后将生坯进行加热脱脂和预烧结，随炉冷却后得到多孔WMoTaNb合金骨架；
步骤二、烧结：将步骤一中得到的多孔WMoTaNb合金骨架置于氧化铝-氧化锆复合陶瓷板之上，在真空条件下以8℃/min～14℃/min的升温速度加热至1900℃～2000℃后保温5h～7h进行烧结，随炉冷却后得到多孔金属陶瓷复合材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述硬脂酸的添加量为W、Mo、Ta、Nb粉末总质量的0.8％～1.2％。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述压制成形的方式为冷等静压，压力为200MPa～240MPa，保压时间为1min～4min。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述加热脱脂和预烧结的过程为：以1℃/min～3℃/min的升温速度加热至350℃～500℃后保温3h～5h进行加热脱脂，然后以8℃/min～12℃/min的升温速度加热至1100℃～1300℃后保温1h～3h进行预烧结。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述加热保温脱脂和预烧结与步骤二中所述烧结均在真空烧结炉中进行，所述真空烧结炉中的真空度不大于8.0×10-2Pa。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述氧化铝-氧化锆复合陶瓷板与多孔WMoTaNb合金骨架的质量比为0.6～1.5：1。
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