[发明专利]一种包含非晶合金的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种包含非晶合金的复合材料，所述复合材料以碳纤维网或者碳纳米管层作为骨架，包裹于非晶合金材料内；所述碳纤维网或者碳纳米管层与非晶合金材料形成均匀层叠结构，所述碳纤维网或者碳纳米管层为一层或者多层分散于非晶合金材料形成的主体结构内。本发明中提供了一种具有良好塑性的包含非晶合金的复合材料，以解决现有技术中非晶合金材料塑性不足的问题。本发明中以碳纤维编制的网或者碳纳米管层作为骨架，在外部浇筑一层非晶合金，采用钢筋混凝土的合成原理，制造一种新型复合材料，提升了非晶合金材料的整体塑性。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种包含有非晶合金的复合材料及该复合材料的制备方法。

背景技术

非晶合金材料是近年来研究最多的新型金属材料之一，非晶合金因其微观结构短程有序长程无序的特点，具备高硬度、高强度、优良的成型能力等优点，在现代诸多领域中，已经逐渐取代传统金属材料。尤其在航空航天、汽车运动产品等领域，由于具备高的比强度、比模量、耐磨耐蚀性，非晶合金材料获得了极大的关注。但是非晶合金材料制备成大块非晶合金后不具备塑性变形，尤其是达到弹性极限后断裂的特性限制了其应用范围。为了进一步提升非晶合金材料的塑性指标从而推广非晶合金材料的应用，许多研究者提出了相关的方案，如通过成分调节生成内生强化相、表面应力处理、表面涂层等方式，但是效果都不理想，目前现有技术中也并没有特别有效的解决上述问题的技术方案。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明中提供了一种具有良好塑性的包含非晶合金的复合材料，以解决现有技术中非晶合金材料塑性不足的问题。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供了一种包含非晶合金的复合材料，所述复合材料以碳纤维网或者碳纳米管层作为骨架，包裹于非晶合金材料内；

所述碳纤维网或者碳纳米管层与非晶合金材料形成均匀层叠结构，所述碳纤维网或者碳纳米管层为一层或者多层分散于非晶合金材料形成的主体结构内。

本发明的技术路线是寻找一种能够增加非晶合金材料塑性的材料，并且使两者复合，形成新的复合材料，从而兼具塑性和非晶合金的特性。碳纤维材料是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，其质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。在本发明中，利用碳纤维材料制成的碳纤维网不仅具有高耐热性和柔韧性，以碳纤维编制的网作为骨架，在外部浇筑一层非晶合金，采用钢筋混凝土的合成原理，制造一种新型的复合材料。由于碳纤维制作的内骨具有拉升强度高的特点，且有很强的韧性，而碳纤维剪切强度弱，表面光泽度不够，不耐磨的问题，则可以由非晶补充。

进一步地，更优化的选择为使用碳纳米管层与非晶合金材料进行复合，碳纳米管是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。本发明中优选采用的是单壁或少壁碳纳米管。上述碳纳米管由于管径更细（1-10nm）、长径比更大（>1000:1）以及更大的比表面积（200-1500m²/g），能够在微观上与液态非晶合金材料高度浸渗，从而形成高复合强度的材料。

进一步地，所述复合材料内还包括碳纤维网或者碳纳米管层的支撑固定结构，所述支撑固定结构为网状、柱状、中空筒状或者片状；所述支撑固定结构为非晶合金网、耐热塑料、黑色金属、铝及铝合金、铜及铜合金、镁及镁合金、铍及铍合金、锌及锌合金、金属钙、水溶性陶瓷中的一种或者多种或者以上述材料为原料的复合材料。