[发明专利]一种碳增强金属基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：将碳材料和基体金属A球磨得到表面和内部嵌碳金属粉末；将嵌碳金属粉末进行超声处理结合低温加热-激冷工艺，去除其表面的碳，得到备用料；

所述超声处理结合低温加热-激冷工艺为：将嵌碳金属粉末经超声处理，将超声后的物料在150～300℃下热处理，将热处理后的物料在液氮中激冷，激冷处理后的物料再经超声处理，即得去除表面碳的备用料；

将备用料直接压制-烧结，或与颗粒相B混料后压制-烧结，得到碳增强金属基复合材料；

所述基体金属A的氧化物难用和/或可用H₂、CO中的一种或多种还原性气氛还原；和/或，所述基体金属A的氧化物也可用H₂、CO中的一种或多种还原性气氛还原；

所述颗粒相B为铁、铬、钨、颗粒状石墨、鳞片状石墨、铁铬合金、氧化铝、碳化硅、碳化钛、硬质陶瓷、碳化钨中的一种或多种按任意比例混合。

2.如权利要求1所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的碳材料为零维、一维、二维、三维碳材料中的至少一种。

3.如权利要求2所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的碳材料为颗粒石墨、碳纤维、碳纤维破碎后的碳颗粒的一种或多种按任意比例混合。

4.如权利要求2所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳材料为脱胶后的短碳纤维；所述脱胶后的短碳纤维的制备方法为：在保护气氛下；将短碳纤维束加热至650～800℃保温处理20～90min；得到脱胶后的短碳纤维。

5.如权利要求2所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳材料为酚醛树脂包覆的短碳纤维；

酚醛树脂包覆的短碳纤维的制备方法为：将配取的酚醛树脂溶于酒精中，得到酚醛树脂酒精饱和溶液；然后将短碳纤维经60～80℃酚醛树脂酒精饱和溶液浸渍1～2h；再在80～150℃下烘干1～3h；得到酚醛树脂包覆的短碳纤维。

6.根据权利要求1所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述基体金属A为铝、钛、锆、铜、铁、镍、铬、锰、银中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：

所述超声的过程包括如下步骤：

1)将表面和内部嵌碳金属粉末加入酒精中获得混合液，超声处理5～60min，将混合液真空干燥，获得干燥粉体M，将干燥粉体M过400～600目筛，获得筛上物C，所述筛上物C为初级表面碳去除的金属粉；

2)将步骤1)所得筛上物C在真空条件下于150～300℃热处理30～60min后，再置于液氮中保温处理5～10min，将处理后的筛上物C加入酒精中获得浆液，超声处理10～30min，将浆液真空干燥后，获得干燥粉体N，将干燥粉体N过400～600目筛，获得筛上物D，所得筛上物D为仅内部镶嵌于碳的金属粉末。

8.如权利要求1～7任一项所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：嵌碳金属粉末与颗粒相B的质量比为20～100：0～80。

9.如权利要求1所述的碳增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：

将混料后的混合料冷压成型后得到压坯，再在保护气氛或真空或保护气氛加压条件下烧结，得到碳颗粒增强金属基复合材料；或将混合粉直接热压得到碳颗粒增强金属基复合材料；

冷压成型过程的压制压力为200～600MPa，保压时间为20～30s；压坯烧结过程的温度为基体金属A熔点的60％～80％，保温时间为0.5～3h，压力为0～1MPa；

热压过程的单位压力为200～600MPa，温度为基体金属A熔点的60％～80％，保温保压时间为2～90min。