[发明专利]仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料及制备方法

权利要求书

1.仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，将表面均匀吸附纳米相的微米陶瓷增强体颗粒均匀涂覆于金属薄片的表面，烘干后将被涂覆的金属薄片堆叠铆接获得复合板并进行相应的处理，最后通过低温的累积叠轧技术实现复合板的致密化和增强体在基体中的均匀分布，获得叠层厚度和界面结构可控的基体为仿珍珠层结构的颗粒增强金属基复合材料；其中叠层厚度为0.2nm~500μm可调，界面选择性实现冶金结合、冶金-机械过渡结合和机械结合三种方式，以获得高强高韧的基体为仿珍珠层结构的颗粒增强金属基复合材料；

所述的表面均匀吸附的步骤为：1. 首先将微米陶瓷增强体颗粒放入浓度为1~5wt.%的聚乙烯醇（PVA）水溶液中，在微米陶瓷增强体颗粒表面均匀包覆一层PVA并抽滤获得表面包覆PVA的微米陶瓷增强体颗粒；2. 将表面包覆有PVA的微米陶瓷增强体颗粒放入含去离子水的容器中，并采用化学滴定的方法向容器中滴入包含纳米相的溶液，依靠PVA的羟基（-OH）与纳米相的羧基（-COOH）之间的化学结合，以及PVA的粘性与微米陶瓷增强体颗粒之间粘结，实现纳米相均匀吸附分散于微米陶瓷增强体颗粒表面。

2.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米相为石墨烯（Gr）、氧化石墨烯（GrO）、碳纳米管（CNT）、纳米碳纤维中的一种或多种；其中，纳米相含量为复合材料总质量的0.01~5wt.%；所述的微米陶瓷增强体颗粒为B₄C、SiC、Al₂O₃、TiB₂、ZrB₂、金刚石中的一种或多种；依复合材料结构性能和功能特性的需求，微米陶瓷增强体颗粒含量为复合材料的2~50vol.%。

3.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的均匀涂覆采用料浆涂覆的方式，将表面均匀吸附纳米相的微米陶瓷增强体颗粒均匀涂覆于金属薄片的表面；所述的金属薄片，根据复合材料性能和特性的需求可选择Al、Mg、Cu、Ti、Ni、Fe、Au、Ag中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烘干是指在50~150℃的温度条件下，烘干0.5~2h。

5.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的处理是通过氧化还原的方式去除纳米相表面的羧基官能团提高纳米相的力学和功能特性，并去除材料中的PVA有机物；还原气氛：5%H₂-95%Ar混合气，为体积百分含量；还原温度：500~600℃，气体流量：2-10ml/min，还原时间：1-3h。

6.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的叠层厚度，是通过前述的累积叠轧技术中叠轧道次来控制的，轧制道次依层厚的不同要求为2~30道次。

7.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的界面结构，是通过前述的累积叠轧技术中轧制温度来控制的，温度为-100~ 300℃，以达到控制界面结构状态的，获得不同界面强度、不同基体晶粒尺度的目的。