本發明屬于高溫耐火材料制造技術領域，具體地，涉及一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料及制備方法。
背景技術：
為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，人們在制作陶瓷的粘土里加了些金屬粉，因此制成了金屬陶瓷。金屬基金屬陶瓷是在金屬基體中加入氧化物細粉制得，又稱彌散增強材料。廣義的金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質合金、金屬粘結的金剛石工具材料。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素（鐵、鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等）及其合金。金屬陶瓷材料的耐熱特性，決定了金屬陶瓷材料的特定用途，現有技術制備的金屬陶瓷復合材料，包括陶瓷粉、粘合劑等，具有較高的耐熱特性，但是其耐熱的特性仍有待提高。
因此，需要研發一種更加耐高溫的新型金屬陶瓷復合材料及其制備方法。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料及制備方法。
根據本發明的一個方面提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，所述新型耐高溫金屬陶瓷復合材料包括如下重量份數的組分：碳化硅22-46份、三氧化二鎳18-35份、氧化鋯纖維5-15份、二氧化釷3-8份、氧化銫6-12份、二硼化釩4-10份、活性氧化鋁3-5份、鱗片石墨3-9份、粘結劑0.1-4份。
優選地，所述碳化硅的制備方法如下：
（1）稱取碳化硅并進行研磨，研磨后采用水力分級錐形筒對碳化硅進行分選，得到半固態的碳化硅粉；
（2）將（1）中獲得的半固態的碳化硅粉烘干，烘干溫度為60-80℃，烘干時間為50-60s；
（3）將烘干后的碳化硅粉經過管道送入超聲波振動篩裝置中，碳化硅粉經過振動后抖落在收集器中，即可。
優選地，所述（3）中超聲波振動篩的振動頻率為50hz。
優選地，所述活性氧化鋁的比表面為280-360m2/g。
優選地，所述鱗片石墨的粒度為205-600μm，碳含量為95-99％。
優選地，所述粘結劑為糠醛樹脂。
本發明的另一個方面提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）按權利要求1的重量份數稱量碳化硅、三氧化二鎳、氧化鋯纖維、二氧化釷、氧化銫、二硼化釩、活性氧化鋁、鱗片石墨、粘結劑，備用；
（2）將（1）中各原料置于混合機中進行混合，混合至均一為止，得混合物；
（3）將混合物用球磨機進行球磨；
（4）將球磨后的混合物放在熱壓爐中進行高溫壓合，升溫速率為45-60℃/min，爐內溫度升高到720-780℃，在該溫度下保溫25-30min，保溫后將升溫速率改為30-35℃/min，繼續升高熱壓爐內溫度到1520-1600℃，燒結的時間為2-3.5h，燒結完成后進行冷卻，即可。
優選地，所述冷卻速度為35-50℃/min。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方加入碳化硅、活性氧化鋁、鱗片石墨、氧化鋯纖維，上述原料發揮各自的耐高溫等方面的優越性能，再結合其他組分，使得制備的金屬陶瓷復合材料獲得突出的耐高溫性能，最高耐熱溫度達1500℃；
（2）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方中添加的活性氧化鋁具有多孔結構，高比表面積，具備優良的熱穩定性等特性，將其用于制備金屬陶瓷復合材料，提高了復合材料的耐高溫性。
（3）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方中添加的鱗片石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結構，片薄且韌性好，物化性能優異，具有良好的熱傳導性、導電性、抗熱震性，耐腐蝕性等。在非氧化條件下，片狀石墨具有極高的耐火性：鱗片石墨可在耐火材料晶粒和碳結合劑間形成細密的“緩沖帶”，可吸收熱應力。由于其的不潤濕特性，能顯著地提高金屬陶瓷復合材料的熱震穩定性，將其用于制備金屬陶瓷復合材料，提高了復合材料的耐高溫性。
（4）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方中添加的碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、高強度、導熱性能良好、抗沖擊性優異等特點。故而保證了金屬陶瓷復合材料的高強度，耐高溫性、高溫耐磨性等要求。
（5）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方中添加的糠醛樹脂其結合強度高，樹脂具有良好的成型性能，又有很好的韌性，且便于調整結構和性能，在高于1600℃的溫度下仍能保持穩定，將其用作制備金屬陶瓷復合材料的粘結劑，利于加工，且提高了復合材料的耐高溫性。
（6）本發明提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，該復合材料配方中添加的氧化鋯纖維通常應用在陶瓷燒結、金屬冶煉、高溫分解、半導體制造、石英熔融等領域，用來制造耐高于1500℃以上高溫的超高溫工業窯爐、超高溫實驗電爐和其他超高溫加熱裝置等，還可作為高溫過濾材料和高溫反應催化劑載體。可見，氧化鋯纖維在耐高溫方面具有顯著的效果，將其用于制備金屬陶瓷復合材料，極大地提高了復合材料的耐高溫性。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
本實施例提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，所述新型耐高溫金屬陶瓷復合材料包括如下重量份數的組分：碳化硅46份、三氧化二鎳18份、氧化鋯纖維15份、二氧化釷3份、氧化銫12份、二硼化釩4份、活性氧化鋁5份、鱗片石墨3份、粘結劑4份。
其中，所述碳化硅的制備方法如下：
（1）稱取碳化硅并進行研磨，研磨后采用水力分級錐形筒對碳化硅進行分選，得到半固態的碳化硅粉；
（2）將（1）中獲得的半固態的碳化硅粉烘干，烘干溫度為80℃，烘干時間為50s；
（3）將烘干后的碳化硅粉經過管道送入超聲波振動篩裝置中，碳化硅粉經過振動后抖落在收集器中，即可。
其中，所述（3）中超聲波振動篩的振動頻率為50hz。
其中，所述活性氧化鋁的比表面為360m2/g。
其中，所述鱗片石墨的粒度為600μm，碳含量為95％。
其中，所述粘結劑為糠醛樹脂。
本發明的另一個方面提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）按權利要求1的重量份數稱量碳化硅、三氧化二鎳、氧化鋯纖維、二氧化釷、氧化銫、二硼化釩、活性氧化鋁、鱗片石墨、粘結劑，備用；
（2）將（1）中各原料置于混合機中進行混合，混合至均一為止，得混合物；
（3）將混合物用球磨機進行球磨；
（4）將球磨后的混合物放在熱壓爐中進行高溫壓合，升溫速率為60℃/min，爐內溫度升高到720℃，在該溫度下保溫30min，保溫后將升溫速率改為30℃/min，繼續升高熱壓爐內溫度到1600℃，燒結的時間為2h，燒結完成后進行冷卻，所述冷卻速度為50℃/min，即可。
實施例2
本實施例提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，所述新型耐高溫金屬陶瓷復合材料包括如下重量份數的組分：碳化硅22份、三氧化二鎳35份、氧化鋯纖維5份、二氧化釷8份、氧化銫6份、二硼化釩10份、活性氧化鋁3份、鱗片石墨9份、粘結劑0.1份。
其中，所述碳化硅的制備方法如下：
（1）稱取碳化硅并進行研磨，研磨后采用水力分級錐形筒對碳化硅進行分選，得到半固態的碳化硅粉；
（2）將（1）中獲得的半固態的碳化硅粉烘干，烘干溫度為60℃，烘干時間為60s；
（3）將烘干后的碳化硅粉經過管道送入超聲波振動篩裝置中，碳化硅粉經過振動后抖落在收集器中，即可。
其中，所述（3）中超聲波振動篩的振動頻率為50hz。
其中，所述活性氧化鋁的比表面為280m2/g。
其中，所述鱗片石墨的粒度為600μm，碳含量為95％。
其中，所述粘結劑為糠醛樹脂。
本發明的另一個方面提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）按權利要求1的重量份數稱量碳化硅、三氧化二鎳、氧化鋯纖維、二氧化釷、氧化銫、二硼化釩、活性氧化鋁、鱗片石墨、粘結劑，備用；
（2）將（1）中各原料置于混合機中進行混合，混合至均一為止，得混合物；
（3）將混合物用球磨機進行球磨；
（4）將球磨后的混合物放在熱壓爐中進行高溫壓合，升溫速率為45℃/min，爐內溫度升高到780℃，在該溫度下保溫25min，保溫后將升溫速率改為35℃/min，繼續升高熱壓爐內溫度到1520℃，燒結的時間為3.5h，燒結完成后進行冷卻，所述冷卻速度為35℃/min，即可。
實施例3
本實施例提供的一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料，所述新型耐高溫金屬陶瓷復合材料包括如下重量份數的組分：碳化硅36份、三氧化二鎳25份、氧化鋯纖維11份、二氧化釷5份、氧化銫9份、二硼化釩7份、活性氧化鋁4份、鱗片石墨7份、粘結劑3份。
其中，所述碳化硅的制備方法如下：
（1）稱取碳化硅并進行研磨，研磨后采用水力分級錐形筒對碳化硅進行分選，得到半固態的碳化硅粉；
（2）將（1）中獲得的半固態的碳化硅粉烘干，烘干溫度為64℃，烘干時間為55s；
（3）將烘干后的碳化硅粉經過管道送入超聲波振動篩裝置中，碳化硅粉經過振動后抖落在收集器中，即可。
其中，所述（3）中超聲波振動篩的振動頻率為50hz。
其中，所述活性氧化鋁的比表面為290m2/g。
其中，所述鱗片石墨的粒度為400μm，碳含量為97％。
其中，所述粘結劑為糠醛樹脂。
本發明的另一個方面提供一種新型耐高溫金屬陶瓷復合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）按權利要求1的重量份數稱量碳化硅、三氧化二鎳、氧化鋯纖維、二氧化釷、氧化銫、二硼化釩、活性氧化鋁、鱗片石墨、粘結劑，備用；
（2）將（1）中各原料置于混合機中進行混合，混合至均一為止，得混合物；
（3）將混合物用球磨機進行球磨；
（4）將球磨后的混合物放在熱壓爐中進行高溫壓合，升溫速率為50℃/min，爐內溫度升高到770℃，在該溫度下保溫28min，保溫后將升溫速率改為33℃/min，繼續升高熱壓爐內溫度到1600℃，燒結的時間為3.5h，燒結完成后進行冷卻，所述冷卻速度為40℃/min，即可。
性能測試：
本實施例1-3制備的金屬陶瓷復合材料最高耐熱溫度分別為1400℃、1460℃、1500℃，而普通的復合材料最高耐熱溫度僅為1100℃。由此可見，本發明的金屬陶瓷復合材料具有突出的耐高溫性。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。