本发明属于复合材料领域，具体涉及一种陶瓷复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、打印机是办公的辅助设备，在日常生活中越来越不可或缺。随着电脑的普及，打印纸张的数量不断增加，对打印机稳定可靠的连续工作提出了更高的要求，特别是对与纸张接触的陶瓷条的使用寿命提出了更高的要求。目前打印机陶瓷条主要采用氮化铝陶瓷，表面没有进行任何处理，这类陶瓷条正常打印的纸张数量在8千～1万张，而打印机寿命可为7～8万张纸，有时因更换陶瓷条导致打印机直接报废。因此，急需一种使用寿命长的陶瓷条。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种陶瓷复合材料及其制备方法和应用，本发明的陶瓷复合材料作为打印机的陶瓷条，使用寿命长。
2、本发明提供了一种陶瓷复合材料，包括陶瓷基体和附着于所述陶瓷基体上依次层叠的陶瓷/金属混合层、纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层，所述陶瓷基体和陶瓷/金属混合层接触；
3、所述陶瓷/金属混合层的厚度≥20nm；
4、所述纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层中的纳米晶独立地为过渡金属碳化物纳米晶。
5、优选的，所述非晶碳膜包裹纳米晶层包括纳米晶和包裹所述纳米晶的非晶碳膜；所述非晶碳膜中sp2键的数量占sp2键和sp3键总数的50～70％。
6、优选的，所述纳米晶层中纳米晶的尺寸小于40nm。
7、优选的，所述陶瓷/金属混合层中的金属包括ni、fe和co中的一种；所述过渡金属碳化物纳米晶为crc纳米晶、tic纳米晶、zrc纳米晶和cuc纳米晶中的一种。
8、优选的，所述纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层的厚度独立地为20～50nm。
9、本发明还提供了上述技术方案所述陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
10、采用高能离子束对陶瓷基体进行金属沉积，在所述陶瓷基体表面形成陶瓷/金属混合层；所述陶瓷基体的温度不低于300℃；所述高能离子束与水平方向的夹角为60～88°，所述高能离子束的能量为40～100kev；
11、在所述陶瓷/金属混合层表面沉积第一低能离子束同时通入第一乙炔气体，发生第一碳化，形成纳米晶层，得到陶瓷复合材料前驱体；所述第一低能离子束为对应纳米晶层过渡金属碳化物中的过渡金属；所述第一乙炔气体的体积流量低于50sccm；
12、通入第二乙炔气体将所述陶瓷复合材料前驱体进行冷却，待所述陶瓷复合材料前驱体的温度降至60～100℃后，向所述纳米晶层表面沉积第二低能离子束同时继续通入第三乙炔气体，发生第二碳化，形成非晶碳膜包裹纳米晶层，得到陶瓷复合材料；所述第二低能离子束的负压为60～100v；所述第二低能离子束为对应非晶碳膜包裹纳米晶层过渡金属碳化物中的过渡金属；所述第二乙炔气体的体积流量为150～400sccm；所述第三乙炔气体的体积流量为500～1000sccm。
13、优选的，所述陶瓷基体的表面粗糙度为0.1～0.5μm。
14、优选的，所述高能离子束的束流不低于8ma。
15、优选的，所述第一低能离子束的能量为200～550ev，束流不高于500ma。
16、本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷复合材料或上述技术方案所述制备方法制备的陶瓷复合材料作为打印机陶瓷条的应用。
17、本发明提供了一种陶瓷复合材料，包括陶瓷基体和附着于所述陶瓷基体上依次层叠的陶瓷/金属混合层、纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层，所述陶瓷基体和陶瓷/金属混合层接触；所述陶瓷/金属混合层的厚度不低于20nm；所述纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层中的纳米晶独立地为过渡金属碳化物纳米晶。本发明在陶瓷基体和纳米晶层的中间设置陶瓷/金属混合层，可以增强陶瓷基体与纳米晶层的结合强度，同时陶瓷/金属混合层能在陶瓷基体的亚表面形成压应力，提高陶瓷复合材料的疲劳强度；此外，厚度≥20nm的陶瓷/金属混合层才能对陶瓷/金属混合层上面的膜层起到支撑效果；纳米晶层中的金属碳化物熔点高，在高温下稳定性好，并且本发明采用耐磨性能优异的非晶碳膜包裹纳米晶，既可以增强高温稳定性和耐磨性能，又可以提高纳米晶层与非晶碳膜包裹纳米晶的结构层之间的结合强度；陶瓷复合材料的疲劳强度、各层之间的结合强度、耐磨性能和高温稳定性的提高延长了其作为打印机的陶瓷条的使用寿命。
1.一种陶瓷复合材料，其特征在于，包括陶瓷基体和附着于所述陶瓷基体上依次层叠的陶瓷/金属混合层、纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层，所述陶瓷基体和陶瓷/金属混合层接触；
2.根据权利要求1所述的陶瓷复合材料，其特征在于，所述非晶碳膜包裹纳米晶层包括纳米晶和包裹所述纳米晶的非晶碳膜；所述非晶碳膜中sp2键的数量占sp2键和sp3键总数的50～70％。
3.根据权利要求1所述的陶瓷复合材料，其特征在于，所述纳米晶层中纳米晶的尺寸小于40nm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷复合材料，其特征在于，所述陶瓷/金属混合层中的金属包括ni、fe和co中的一种；所述过渡金属碳化物纳米晶为crc纳米晶、tic纳米晶、zrc纳米晶和cuc纳米晶中的一种。
5.根据权利要求1所述的陶瓷复合材料，其特征在于，所述纳米晶层和非晶碳膜包裹纳米晶层的厚度独立地为20～50nm。
6.权利要求1～5任一项所述陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基体的表面粗糙度为0.1～0.5μm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高能离子束的束流不低于8ma。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一低能离子束的能量为200～550ev，束流不高于500ma。
10.权利要求1～5任一项所述的陶瓷复合材料或权利要求6～9任一项所述制备方法制备的陶瓷复合材料作为打印机陶瓷条的应用。
