[发明专利]一种金属-无机非金属复合材料及其生产方法

说明书

本发明公开了一种金属‑无机非金属复合材料及其生产方法，属于复合材料技术领域。其包括以下步骤：将钢渣进行研磨、过筛，得到钢渣磨料；将经分散后的混杂纤维与钢渣磨料进行混合，制成预制体在150～250℃下活化处理2～3h；将经活化处理后的预制体进行研磨、过筛，得到混合磨料；将混合磨料与金属粉末混合均匀，得到预制坯料，保温处理；将经保温处理后的预制坯料在氩气保护下，常温进行烧结，烧结温度为1800～2200℃，保温1～3h，制得复合材料。本发明充分利用了钢渣、混杂纤维和金属粉末制得的复合材料具有很好的力学性能、抗弯折强度和耐温性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种金属-无机非金属复合材料及其生产方法。

背景技术

中国是全球钢铁生产的第一大国，2015年中国钢产量超过8亿吨，占全球钢产量的49％。在炼钢过程中，为了除去钢中的某些不需要的元素，可通过加入造渣剂的方法将不需要的元素析出，因此每生产1吨钢，就会产生150～200公斤钢渣，每年我国炼钢产生的钢渣超过1亿吨。目前，只有约20％的钢渣得到重复利用，其余大部分钢渣只能堆在炼钢厂附近等待处理，大量堆积的钢渣不仅占用了宝贵的土地，而且钢渣中含有的重金属元素容易随着雨水渗入地表造成二次污染。

金属材料具有很好的韧性和强度。钢渣中含多种非金属材料，价格低廉，来源广，耐高温性能好，但存在脆性大的问题，从而限制了其应用范围。针对金属材料以及非金属废渣的特性，如何将其利用起来，充分发挥其优点又能补充其缺点，获得性能更加优异的复合材料是现在新的研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属-无机非金属复合材料及其生产方法，以解决现有针对金属材料和非金属材料各自存在的不同，如何将二者相结合获得性能更优异的复合材料的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种金属-无机非金属复合材料生产方法，包括以下步骤：

(1)将钢渣进行研磨、过筛，得到钢渣磨料；

(2)将经分散后的混杂纤维与钢渣磨料进行混合，制成预制体在150～250℃下活化处理2～3h；

(3)将经活化处理后的预制体进行研磨、过筛，得到混合磨料；

(4)将混合磨料与铜粉混合均匀，得到预制坯料，保温处理；

(5)将经保温处理后的预制坯料在氩气保护下，进行烧结，烧结温度为1800～2200℃，保温1～3h，制得复合材料；

所述混杂纤维包括：炭纤维、炭纳米纤维和陶瓷纤维中的两种以上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述钢渣、混杂纤维和铜粉的质量比为(1.2～1.4):1：(1.5～1.8)。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述混杂纤维的分散步骤包括：将混杂纤维加入到浓度为1.2～1.5wt％的脂肪醇聚氧烷基醚的水溶液中，在30-40℃下超声处理20～50min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(4)的保温处理步骤包括：在压力为5～8Mpa下，从室温升温到100℃后，保温1～3h；从100℃以25℃/h升温至150℃；从150℃以50℃/h升温至200℃；在200～220℃温度下，保温1-2h。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(4)中还加入了润湿混合磨料和铜粉的粘结剂，粘结剂为浓度为2～4wt％的聚乙烯水溶液。

上述的金属-无机非金属复合材料生产方法制得的金属-无机非金属复合材料。