[发明专利]用于合金中分散纳米颗粒的设备及高强度合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于合金中分散纳米颗粒的设备及高强度合金的制备方法。设备包括：可容纳熔融金属的容器；容器设有开口；具有承载容器的承载面的振混机；垂直且螺纹连接在承载面上的两个第一支撑杆，并且容器可置于两个第一支撑杆之间；一个第二支撑杆；第一挡板，以及第二挡板。方法为：利用非介入式振动设备使混合物料振动，并使混合物料的运动加速度G_opt达到30～100G；停止振动，进行定型处理，得到纳米弥散强化合金；其中，纳米颗粒的粒径为1～100nm，所述纳米颗粒的体积为所述熔体体积的0.1～1％。本发明采用非介入式的振动方式延长了纳米颗粒保持均匀分散的时间，而且避免了杂质引入或原料损失导致计量不准确的问题。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别涉及用于合金中分散纳米颗粒的设备及高强度合金的制备方法。

背景技术

纳米弥散强化合金中，添加的纳米弥散强化相粒子能够作为异质形核质点发幅细化基体合金晶粒，同时阻碍合金在变形过程中位错的攀移，因而，该合金具有更加优异的物理性能、力学性能以及高温蠕变性能。同时，添加的纳米颗粒，由于其尺度小，并不会引起基体合金微观组织的晶格畸变，保证基体合金的导电、导热性能不受影响。纳米弥散强化合金广泛地应用于航空航天、能源工业、汽车工业等领域。

目前，弥散强化合金的制备方法主要有机械合金化法、内氧化法和化学共沉淀法等。

已公开的中国发明专利申请CN201610407189采用机械合金化法制备Cu-NbC纳米弥散强化铜合金。其合金制备过程包括：机械合金化法原位合成Cu-NbC合金粉末、氢气还原、真空热压烧结、包套热挤压等工序。机械合金化法在大批次生产时需要数十甚至数百小时的球磨时间，生产效率较低，长时间球磨可能导致晶粒粗大，而且氧含量无法控制，导致后续合金致密化工艺中弥散相长大而成为亚微米级颗粒，同时球磨过程中会引入较多杂质，无法避免污染，批次成品性能之间存在差异。

已公开的中国发明专利申请CN201510905765采用内氧化法制备Cu-Al2O3纳米弥散强化合金。该方法包括：Cu-Al合金粉末制备、混料、一次内氧化、高能机械球磨、二次内氧化、氢气还原、二次混料、冷压成型，真空包套、热挤压成棒材等过程。内氧化法过程很难控制，氧扩散不完全可能导致氧化物分布不均匀，其工艺复杂，周期长，生产成本较高。

已公开的中国发明专利申请201810588877.5采用化学共沉淀法制备氧化钇弥散强化铁钴镍合金。化学共沉淀方法仅限于材料中的所有元素的金属盐均能与沉淀剂反应，生成相应的氧化物或氢氧化物沉淀的情况，且工艺流程较长、产量较低，仅适合实验室制备。

除上述问题之外，传统制备方法都存在纳米添加颗粒定量添加难度大、添加后在熔体中难以控制其团聚而快速与熔体分离等问题，很难获得纳米添加颗粒在合金基体内较长时间保持弥散分布的状态，无法保证定量添加以及无法保证具有足够长的稳定悬浊态以保证下一步加工的时间要求，导致成形后的合金性能难以满足工程应用的需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于合金中分散纳米颗粒的设备，该设备能用于高强度合金的制备，为合金中均匀分散纳米颗粒提供了便利。

本发明的另一目的是提供一种纳米弥散强化合金的制备方法，该方法采用非介入式的振动方式延长了纳米颗粒保持均匀分散的时间，而且避免了杂质引入或原料损失导致计量不准确的问题。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

用于合金中分散纳米颗粒的设备，包括：

容纳物料的容器；所述容器设有开口；

具有承载所述容器的承载面的振混机；

垂直且螺纹连接在所述承载面上的两个第一支撑杆，并且所述容器可置于两个所述第一支撑杆之间；

一个第二支撑杆；