[发明专利]一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铝粉、纳米颗粒真空干燥；按比例称取纳米颗粒加入到溶剂中，机械搅拌同时超声处理，形成纳米颗粒悬浊液；将铝粉加入到纳米颗粒悬浊液中，形成具有一定粘度的混合粉体浆料，之后置于非介入式混粉机中混粉；取出混合后的粉体真空干燥去除溶剂；之后装进聚氨酯弹性冷压模具中，振动振实，抽真空除去空气后包装；将包装后的模具放入冷等静压机进行压制；对冷压坯料进行真空烧结；对烧结后的坯料进行挤压成板材。本发明的制备方法混粉工艺独特，制备工艺简单、生产效率高，可控地实现了纳米颗粒的均匀分散，有效地控制了粉体氧化及冷焊现象，有利于后续过程材料的致密化。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

纳米颗粒增强铝基复合材料是将纳米陶瓷增强体嵌入到韧性金属合金铝基体中的非均质混合体，具有高比模量、高比强度、高耐磨性及耐高温等许多优异综合性能，在国防军工、航空航天、汽车工业、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。

然而，纳米颗粒高的比表面能且与基体金属基体间润湿性差等物理化学特性，通过传统工艺制备纳米颗粒增强铝基复合材料存在纳米颗粒难引入、难分散、工艺复杂等问题，会降低纳米颗粒的增强效果，极大影响复合材料的性能，因此纳米颗粒的分散一直是纳米颗粒增强铝基复合材料的研究领域的难点之一。

目前现有技术中，申请号为201110322843.X的专利“金属基纳米复合材料的制备方法”采用半固态搅拌并结合多维发生高能超声处理方式实现纳米颗粒的分散，该方法虽然可以在一定程度上分散纳米颗粒，但是存在熔体表面超声波强度较低，超声分散加入纳米颗粒效率低下等缺点。粉末冶金高能球磨法是一种常用的制备纳米颗粒增强铝基复合材料，申请号为201410677151.0的专利“一种微纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法”通过高能球磨粉末冶金方法制备了增强相分布均匀的铝基复合材料，但是高能球磨粉末冶金法存在球磨过程能耗高、时间长，容易出现纳米颗粒分散不均匀，铝粉氧化与冷焊等缺点，在工业化中的生产成本不占优势。

鉴于此，急需研究一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，能可控地实现纳米颗粒的均匀分散，有效地控制粉体氧化及冷焊现象，使其有利于后续过程材料的致密化，解决现有高能球磨粉末冶金法存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，混粉工艺独特，制备工艺简单、生产效率高，可控地实现了纳米颗粒的均匀分散，有效地控制了粉体氧化及冷焊现象，有利于后续过程材料的致密化。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：将基体材料铝粉、增强体材料纳米颗粒进行真空干燥后备用；

步骤S2：按比例称取所述纳米颗粒加入到溶剂中，对其进行机械搅拌同时进行超声处理，形成纳米颗粒悬浊液；

步骤S3：按比例称取所述铝粉加入到纳米颗粒悬浊液中，形成具有一定粘度的混合粉体浆料，之后置于非介入式混粉机中在常压环境下混合一段时间后，开启真空泵将混合腔室抽至真空，在真空环境下继续混合一段时间后卸真空停止混粉；

步骤S4：取出混合后的粉体置于真空干燥箱中进行干燥去除所述溶剂；

步骤S5：将干燥后的混合粉体装进聚氨酯弹性冷压模具中，采用振动振实的方法提高装实密度，抽真空除去空气后包装；

步骤S6：将包装后的模具放入冷等静压机进行压制；

步骤S7：对冷压坯料进行真空烧结；

步骤S8：对烧结后的坯料进行挤压成板材，即获得纳米颗粒增强铝基复合材料。