[發明專利]一種制備顆粒彌散強化金屬基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201410349873.3
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104087777B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 劉偉利
• 申請（專利權）人: 溫州宏豐電工合金股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F9/24;B22F1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種材料技術領域的金屬基復合材料的制備方法，具體地說，涉及的是一種制備顆粒彌散強化金屬基復合材料的方法。

背景技術

近十多年來，納米技術的興起與快速發展為顆粒彌散強化金屬基復合材料的研究注入了新的活力。如應用納米技術使復合材料晶粒細化后，將會導致材料的電導率、熱導率、強度、增強率、硬度、高溫穩定性、耐磨性、抗電弧燒蝕能力等許多性質發生明顯變化，并隨之引起材料微觀組織的進一步均勻化及綜合性能的改善。國內外復合材料研究人員已經發現了納米復合材料的使用優點，并積極研制開發新方法和新工藝，以提高其各項性能。目前，納米技術已在顆粒彌散強化金屬基復合材料方面獲得了一定的應用。

經檢索，國內外關于納米技術在顆粒彌散強化金屬基復合材料應用方面的研究報道，如：

1)中國發明專利：一種納米TiB₂顆粒增強金屬基復合材料及其制備方法，申請號：2012104133357，公開號：CN102925737A.

2)中國發明專利：碳包覆鎳納米顆粒增強銀基復合材料的制備方法，申請號：200810153154.9，公開號：CN101403105A.

3)中國發明專利：一種納米氧化物改性銅基電接觸材料的制備方法，申請號：201210442488.4，公開號：CN102912208A.

4)中國發明專利：納米顆粒增強金屬基復合材料制備工藝及設備，申請號：201010126913X，公開號：CN101829777A.

目前，顆粒彌散強化金屬基復合材料納米粉體的制備方法主要是高能球磨法，該方法是采用高能球磨實現金屬基體和增強相顆粒納米化以及混合過程中實現金屬基體與增強相間的高能處理改性。但納米粒子粒徑小，表面能高，具有自發團聚的趨勢，因此，在高能球磨過程一旦停止，便會出現納米粒子的團聚現象，會造成混合不均勻，進而導致增強相在基體材料中的分布不均，使顆粒彌散強化金屬基復合材料的性能劣化。且高能球磨不能實現復合材料的連續化生產。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足和缺陷，提供一種制備顆粒彌散強化金屬基復合材料的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：將已有增強相納米粉體制成增強相的納米膠體懸浮溶液，然后與基體金屬鹽溶液及其還原劑通過微反應器進行還原反應，實現基體金屬在增強相顆粒表面的沉積包覆，未能沉積在增強相表面的基體金屬顆粒與包覆復合顆粒實現均勻混合，避免納米顆粒的團聚，實現增強相包覆體與基體的均勻混合，提高顆粒彌散強化金屬基復合材料的性能，且可實現連續化、自動化生產。該方法采用微反應器技術，可實現對合成過程的精確控制，同時可消除過程的放大效應，可以直接用于工業生產。

本發明所述的制備顆粒彌散強化金屬基復合材料的方法，包括以下步驟：

第一步，將增強相粉體制成納米膠體懸浮溶液。

較好的，增強相可以為任意C、Me、MeO、MeC、MeN、MeB材料，納米膠體懸浮溶液的制備方法可以是超聲分散過程中加分散劑，也可以是機械分散過程中加入分散劑，還可以是化學合成(所選用原料要避免反應后溶液中存在難去除的雜質離子)過程中加分散劑。

更好的，所加分散劑為不會引入雜質離子的有機高分子分散劑，如可以采用聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二醇PEG1500，PEG20000、油酸、聚乙烯醇PVA、聚丙烯酸PAA、辛基酚聚氧乙烯醚OPE、檸檬酸、高分子多元醇EO、四氫呋喃THF、聚乙二醇單甲醚MPEG等。

第二步，第一步獲得的增強相顆粒的納米膠體懸浮溶液與基體金屬的鹽溶液及其還原劑共同進入微反應器進行反應，使基體金屬被還原沉積包覆在增強相顆粒表面，未能沉積在增強相表面的基體金屬顆粒與包覆復合顆粒實現均勻混合。

較好的，基體為可以采用濕法還原制備的金屬Me材料，制備原料和過程參數根據具體基體金屬材料和增強相與基體金屬的質量比而定，所選用原料要避免反應后溶液中存在難去除的雜質離子。

較好的，在第一步添加分散劑的基礎上，本步驟反應中可以進一步添加分散劑，從而能夠取得更好的混合效果。

第三步，向第二步獲得的溶液中加入非離子有機高分子絮凝劑進行顆粒沉降；

其中非離子有機高分子絮凝劑可以采用聚丙烯酰胺(PAM)等，當然也可以是其他的絮凝劑，只要所選用絮凝劑能在燒結后分解無殘留即可。

第四步，將第三步沉降獲得的絮凝物進行過濾。

第五步，將第四步獲得的濾渣進行烘干。

第六步，將第五步獲得的粉體進行壓坯。