[发明专利]一种微纳米颗粒增强金属基复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种微纳米颗粒增强金属基复合材料的方法，涉及材料领域，包括以下步骤，S1)称量微纳米增强颗粒；S2)熔炼金属，得到熔体，机械搅拌所述熔体；S3)加速所述微纳米增强颗粒，将所述微纳米增强颗粒射入搅拌中的所述熔体，待所述微纳米增强颗粒消耗完毕后，继续搅拌；S4)预热金属铸型，将含有所述微纳米增强颗粒的所述熔体于所述金属铸型浇铸，得到弥散分布的微纳米颗粒增强金属基复合材料。本发明的方法可以达到颗粒弥散程度高，高颗粒体积分数的技术效果，且实施时微纳米颗粒无需预热。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种微纳米颗粒增强金属基复合材料的方法。

背景技术

随着科技的进步与工艺水平的提高，对于结构材料提出了更高的要求以达到特定的目的，以满足于进一步提高生产效率等要求，无论是传统行业，还是新兴领域，特别是在航空航天领域，大规模原子能利用领域，海洋资源开发与利用领域。与传统金属材料相比，金属基复合材料由于具有更好的性能而广受推崇，其性能优越点主要表现在比强度高、比模量高、耐高温、耐腐蚀等方面，这些特殊的性能优点受到各国材料研究人员的高度重视。可以预见的是，金属基复合材料即将成为现如今材料科学的一个重点领域与科研主攻方向。

颗粒增强方法是一种通过向基体材料中添加相应的颗粒材料以达到改善复合材料综合性能(如提高断裂功，耐磨性，硬度等)的材料改性方法。这种颗粒增强的复合材料具有较高的强度和硬度，其强化机理同金属析出强化类似，可用位错绕过理论进行解释。而一般来说，弥散分布的颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。

同时，颗粒增强金属基复合材料的制备方法按照原理划分，主要分为固相法，液相法与原位复合法。其中液相法因工序少，工艺简单，成本低，能够实现大规模的工业化生产而受到青睐，具体的制备工艺有：搅拌铸造法、液态金属浸渗法、喷射沉积法等。其中搅拌铸造法是一种相对简单的液相法。然而目前微纳米颗粒强化金属基复合材料制备中存在颗粒增强体的弥散分布均匀性差、颗粒吸附气体致使润湿性差等问题。因此，本领域的技术人员致力于开发一种微纳米颗粒增强金属基复合材料的方法，令陶瓷颗粒或各种金属的微纳米颗粒在铝合金、镁合金、钢铁等金属材料中实现弥散分布，制备出组织性能均匀的高品质微纳米颗粒增强金属基复合材料。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种方法，在空气中或真空环境下，将增强相微纳米颗粒用高速或超高速(速度为10-1000m/s)的方法连续或分批、并以充分分散的方式射入对应的金属熔体表面之下，在射入的同时利用机械搅拌方法使已经进入熔体的颗粒随熔体不断流动分散，从而达到微纳米颗粒均匀分布的效果。该方法制备的微纳米颗粒增强金属基复合材料品质更高，并且颗粒增强体表面无气体吸附，改善了金属熔体与颗粒间的润湿性，使两者更好的结合。

为实现上述目的，本发明提供了一种微纳米颗粒增强金属基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1)称量微纳米增强颗粒；

S2)熔炼金属，得到熔体，机械搅拌所述熔体；

S3)加速所述微纳米增强颗粒，将所述微纳米增强颗粒射入搅拌中的所述熔体，待所述微纳米增强颗粒消耗完毕后，继续搅拌；

S4)预热金属铸型，将含有所述微纳米增强颗粒的所述熔体于所述金属铸型浇铸，得到弥散分布的微纳米颗粒增强金属基复合材料。

进一步地，所述微纳米增强颗粒选自陶瓷颗粒中的一种或多种。

进一步地，所述微纳米增强颗粒选自金属颗粒中的一种或多种。

进一步地，所述微纳米增强颗粒的粒度为5nm-10um。

进一步地，所述微纳米增强颗粒分批射入搅拌中的所述熔体，每批射入过程在2-30 秒内完成，每批间隔30-240秒。