[发明专利]一种纳米ZrB2颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法

权利要求书

1.一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：采用低成本、无污染的Na₂B₄O₇作为B元素供体代替KBF₄，利用熔体搅拌和超声化学混合作用控制原位合成颗粒尺寸，制备出纳米级的ZrB₂颗粒增强铝基复合材料。

2.如权利要求1所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：所述ZrB₂颗粒尺寸在100nm以下，平均尺寸为45nm，且分布均匀。

3.如权利要求1所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将K₂ZrF₆ 和 Na₂B₄O₇.10H₂O 在干燥箱中烘干去除结晶水，然后研磨并按比例称量待用；

（2）将作为基体金属的纯铝或铝合金进行熔炼；

（3）将无水Na₂B₄O₇ 加入到铝熔体中反应并用石墨搅拌器搅拌，保温，扒渣获得Al-B中间熔体；

（4）将无水K₂ZrF₆加入步骤（3）所获得的熔体中反应，并施加搅拌和超声促进熔体的混合，增强颗粒的生成和均匀分散，反应结束后对复合熔体进行静置保温、精炼、除渣、浇铸获得纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料。

4.如权利要求3所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的K₂ZrF₆ 和 Na₂B₄O₇.10H₂O 烘干温度为300℃，时间为2~3h，烘干后按照摩尔比例2:1称取K₂ZrF₆ 和 Na₂B₄O₇；K₂ZrF₆ 和 Na₂B₄O₇的加入量为纯铝或铝合金质量的10~20%。

5.如权利要求3所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的熔炼温度为950±5℃，保温时间为10~20min。

6.如权利要求3所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：步骤（3）中使用石墨钟罩将 Na₂B₄O₇压入上述熔体，使 Na₂B₄O₇与熔体充分接触反应，反应时间为5~10min，搅拌采用带有石墨搅拌头的搅拌器搅拌铝熔体， 搅拌速度为200~1000r/min，搅拌时间为2~5 min，保温温度为850~900℃，保温时间为3~5min。

7.如权利要求3所述的一种纳米ZrB₂颗粒增强铝基复合材料的原位制备方法，其特征在于：步骤（4）中K₂ZrF₆加入Al-B熔体的反应时间为5~10min，所述的搅拌采用带有石墨搅拌头的搅拌器搅拌铝熔体，其搅拌速度为200～1000r/min，搅拌时间为2~5min；所述的超声为高能超声，功率大小为800W～1200W，超声时间为5~10min，静置保温温度为850~900℃，时间为6~12min，浇注温度为720±10℃。