[发明专利]一种力学性能稳定的复合金属材料

说明书

本发明涉及合金制备领域，具体涉及一种力学性能稳定的复合金属材料，所述金属材料的上表面设有镍合金化Fe3Si复合层，其余表面梯度纳米化，所述镍合金化Fe3Si复合层中内含有纳米Y₂O₃颗粒，所述铁镍合金占复合金属材料主体重量的25～30％。本发明通过引入纳米Y2O3颗粒可以细化Fe3Si的晶粒，并使得其组织均匀化，从而使得所得的镍合金化Fe3Si复合层具有优良的力学性能、耐蚀性、耐磨性和抗氧化性；通过金属材料表面的梯度纳米化处理，在其内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构，不仅显著提高材料屈服强度，同时还使其保持良好的塑性和稳定的加工硬化，抑制了裂纹的产生。

技术领域

本发明涉及合金制备领域，具体涉及一种力学性能稳定的复合金属材料。

背景技术

现代科学技术对现代新型材料的强韧 性,导电、导热性,耐高温性,耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。金属基复合材料(metal matrix composites)是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。与传统的金属材料相比, 金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度,而与高分子基材料相比，它又具有优良的导电性和耐热性，与陶瓷材料相比，它有具有较好的韧性和较高的抗冲击性能。这些优良的性能决定了它从诞生之日起就成了新材料家庭中的重要一员，应用领域逐步扩大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能稳定的复合金属材料，其具有优良的良好的力学性能、延展性、耐蚀性、耐磨性和抗氧化性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种力学性能稳定的复合金属材料，包括金属材料，所述金属材料的上表面设有镍合金化Fe3Si复合层，其余表面梯度纳米化，所述镍合金化Fe3Si复合层中内含有纳米Y₂O₃颗粒，所述铁镍合金占复合金属材料主体重量的25～30％。

进一步地，所述镍合金化Fe3Si复合层的厚度为6～8μm，内添加SiC颗粒。

进一步地，所述纳米Y₂O₃颗粒的加入量占镍合金化Fe3Si复合层重量的0.3%～0.6％。

进一步地，利用高能喷丸技术或采用表面机械滚压技术对金属材料进行表面梯度纳米化处理。

进一步地，制备时，将完成表面梯度纳米化处理的金属材料进行表面机械整平、除油预处理，以得到表面光滑、平整、有金属光泽及无油污、无锈蚀物附着、无明显氧化层的洁净表面，再进行电化学共沉积制备得到设定厚度的复合镀层，复合镀层的镀液组成为：NiSO₄·6H₂O 250～350g/L，NiCl₂·6H₂O 30～50g/L，H₃BO₃ 30～40g/L，十二烷基硫酸钠0.1～0.2g/L，SiC颗粒5～20g/L，纳米Y₂O₃颗粒0.3%～0.6％；控制pH 3.8～5.4，搅拌器转速300～600r/min，阴极电流密度1～5A/cm2，镀覆温度30～50℃，覆膜结束后，将电镀好的金属材料包埋在熔盐内，采用熔盐渗制制备镍合金化Fe3Si复合层。

本发明具有以下有益效果：

通过引入纳米Y2O3颗粒可以细化Fe3Si的晶粒，并使得其组织均匀化，从而使得所得的镍合金化Fe3Si复合层具有优良的力学性能、耐蚀性、耐磨性和抗氧化性；通过金属材料表面的梯度纳米化处理，在其内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构，不仅显著提高材料屈服强度，同时还使其保持良好的塑性和稳定的加工硬化，抑制了裂纹的产生，基于此，获得了一种具有优良的良好的力学性能、延展性、耐蚀性、耐磨性和抗氧化性的复合金属材料。

具体实施方式