1.一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷,其特征在于,按照体积百分比包括以下组分:骨架化分布的金属纤维2%~9%,微米级碳、氮化物晶粒60%~80%、亚微米级碳化物晶粒8%~24%和Fe粘结相6%~10%,以上各组分的体积百分比之和为100%,所述金属纤维为Ta纤维或Nb纤维,微米级碳、氮化物晶粒为微米级WC、WN、Cr2C3、CrN、TiC、TiN、SiC、SiN晶粒中的一种或多种,亚微米级碳化物晶粒为亚微米级NbC晶粒或TaC晶粒。
2.根据权利要求1所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷,其特征在于,所述微米级碳、氮化物晶粒的直径为5μm-20μm,亚微米级碳化物晶粒的直径为100nm-800nm,金属纤维直径为50μm-300μm。
3.根据权利要求1所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷,其特征在于,所述亚微米级碳化物晶粒部分呈环状分布在金属纤维周围,与金属纤维形成核壳结构,其余部分弥散分布在金属陶瓷基体中。
4.一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,分别称取粒度为5-20μm的WC、WN、Cr2C3、CrN、TiC、TiN、SiC、SiN粉末中的一种或几种,或者由W、Cr、Ti、Si、C和N组成的多元固溶体,粒度为5-10μm的Nb粉末或Ta粉末,粒度为1-5μm的铸铁粉末;
步骤2:采用球磨机将步骤1称取的粉末混合均匀,形成混和粉末;
步骤3:向混和粉末中加入少量塑化剂,再放入混炼机中进行塑化处理和造粒,形成混合物料;
步骤4:采用直径为100μm-600μm的Ta纤维或Nb纤维预制骨架结构,形成金属纤维骨架;
步骤5:将金属纤维骨架放置于模具内,将混合物料通过注射成型机注射于模具内保压一段时间,脱模后即得成型预制件;
步骤6:将成型预制件放置于高温模具内,然后将高温模具放入高温烧结炉内进行多级温度烧结处理,最后经过冷却和脱模处理,即得三维纤维骨架韧化金属陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,塑化剂占混合粉末的质量百分比为0.6~0.9wt%。
6.根据权利要求4所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,将混合物料通过注射成型机注射于模具内,注射温度为150-300℃,注射压力为
30-150MPa,保压时间为0.5-5min。
7.根据权利要求4所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,多级温度烧结处理,包括先将高温烧结炉内温度从室温升至500-700℃进行多级脱脂处理,处理时间为2-12h;然后将炉温升至1165-1450℃保温一段时间,再将炉温降至
1000-1135℃保温一段时间,随后将炉温降至750±10℃保温,最后随炉冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,高温烧结炉内升温速度为5℃/min~10℃/min。
9.根据权利要求8所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,高温烧结炉的炉温为1165-1450℃时保温时间为0.03h-0.5h,炉温为1000-1135℃时保温时间为0.5h-8h。
10.根据权利要求8所述的一种三维纤维骨架韧化金属陶瓷的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,多级温度烧结处理过程中,高温烧结炉内气氛为真空或惰性保护气体。