[发明专利]一种制备液相不混溶的金属复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备液相不混溶的金属复合材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)熔炼：将复合材料中熔点相对较低、易于熔炼的一种金属通过中频感应炉在真空条件下熔炼；(2)气雾化制熔滴：将上述金属熔体通过高压气雾化喷头雾化；(3)热喷涂制熔滴：在沉积室内同时配置热喷涂喷头，将复合材料中难熔的一种金属以粉末形式送入热喷涂设备，通过热喷涂制滴；(4)沉积：将气雾化喷嘴和热喷涂喷头制得的两种飞散的熔滴共沉积在水冷沉积盘上。本发明通过将气雾化沉积与热喷涂相结合，来实现液相不混溶的两相的混合与凝固；该方法不仅可随意调整复合材料中两相的体积分数，而且所制取的复合材料杂质含量很低，组织均匀可控。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体地，涉及一种制备液相不混溶的金属复合材料的方法。

背景技术

对于液相不混溶的两种金属所形成的复合材料的制备来讲，如Cu-40Cr合金，W-Cu复合材料，通过熔铸法来制备通常是不可能的，因为这类材料其中一相的熔点很高，如Cu-40Cr合金中的Cr和W-Cu复合材料中的W，普通的熔铸装备很难将其熔化，即便通过电弧熔炼等方法熔化了，之后如果采用普通的铸造方法来铸造，也会由于液相不混溶的特性而导致两相在凝固过程中发生分离而在复合材料中产生宏观偏析。这类复合材料通常采用粉末冶金法来制备，而粉末冶金法会导致复合材料坯锭中O等杂质含量偏高，并且会产生组织不均匀等问题。

例如专利号为CN201410587450.5的中国发明专利公开了一种增强钛基粉末冶金复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：a：按照重量百分比称取镍粉、铬粉、氧化锌、锰粉、铌粉、氧化铝、钼粉和钛粉，然后于60-85℃下干燥3-4小时；b：按照重量百分比称取TiB₂和NdB₆，然后与步骤a中干燥后的组分混合均匀，在冲击能量与混合粉末重量之比为(180-240J)：(1-2g)，冲击速度为5.6-6.8m/s的条件下压制生坯；c、再于900-1250℃条件下烧结3-5小时，冷却后即得增强钛基粉末冶金复合材料。该方法采用粉末冶金法来制备复合材料，会导致复合材料坯锭中O等杂质含量偏高，并且会产生组织不均匀等问题。

发明内容

为了解决解决上述的技术问题，本发明提供了一种能够制备液相不混溶的金属复合材料的方法，该方法通过将气雾化沉积与热喷涂相结合，来实现液相不混溶的两相的混合与凝固。这种方法不仅可随意调整复合材料中两相的体积分数，而且所制取的复合材料杂质含量很低，组织均匀可控。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种制备液相不混溶的金属复合材料的方法，其主要工序包括相对低熔点的一种金属熔炼与气雾化制熔滴、高熔点金属热喷涂制熔滴、两种金属熔滴共沉积使两相均匀混合并凝固等步骤。

其中，熔炼工序的具体步骤为：将复合材料中熔点相对较低，易于熔炼的一种金属通过中频感应炉在真空条件下熔炼，熔炼后在高于其熔点100-150℃的温度保温，用于随后的气雾化制熔滴；

气雾化制熔滴工序的具体步骤为：将上述熔炼后的金属熔体通过高压气雾化喷头，在1-5MPa气压，气液质量比为2-5的条件下，在惰性气体喷吹作用下制成尺寸非常细小的熔滴，飞散到雾化制粉炉的沉积室中用于沉积复合材料；

热喷涂制熔滴工序的具体步骤为：在沉积室内同时配置热喷涂喷头，然后将复合材料中难熔的一种金属以粉末形式送入热喷涂设备，再通过热喷涂喷头中的等离子气体快速加热，并从热喷涂喷头飞散而出，从而在沉积室内将难熔的一相也制成飞散的熔滴；