[發(fā)明專利]一種泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610161232.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN105779804B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周科朝;魏秋平;馬莉;余志明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/08
• 分類號(hào): C22C1/08;C23C16/26;C23C16/27
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 顏勇

1.一種泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括泡沫骨架、基體材料，所述泡沫骨架選自泡沫金屬骨架或泡沫陶瓷骨架或泡沫碳骨架，所述基體材料選自金屬材料；

所述泡沫骨架表面設(shè)有強(qiáng)化層；所述強(qiáng)化層選自金剛石膜、石墨烯膜、碳納米管膜、金剛石/石墨烯膜、金剛石/碳納米管膜、石墨烯/碳納米管膜、金剛石/石墨烯/碳納米管膜中的一種；

泡沫骨架襯底清洗、烘干后，先采用電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在泡沫骨架表面沉積鎳、銅、鎢、鉬、鈦、銀、鉻中的一種或復(fù)合金屬層，然后，置于納米晶和微米晶金剛石混合顆粒的懸濁液中，加熱至沸騰后，于超聲波中震蕩、分散均勻，得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底后，對(duì)泡沫骨架采用化學(xué)氣相沉積在泡沫骨架表面原位生長強(qiáng)化層；沉積過程中在泡沫骨架襯底上施加等離子輔助生長，并通過在襯底底部添加磁場(chǎng)把等離子體約束在泡沫骨架近表面，強(qiáng)化等離子對(duì)泡沫骨架表面的轟擊，提高化學(xué)氣相沉積速度并控制沉積物生長方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，金屬基體選自金屬銅、鋁、鎂、銀、鈦、鈷、鎳、鎢、鉬、鉭、鈮的一種或銅基合金、鋁基合金、鎂基合金、銀基合金、鈦基合金、鈷基合金、鎳基合金、鎢基合金、鉬基合金、鉭基合金、鈮基合金中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，所述泡沫金屬骨架選自泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鈦、泡沫鈷、泡沫鎢、泡沫鉬、泡沫鉻、泡沫鐵鎳、泡沫鋁中的一種；所述泡沫陶瓷骨架選自泡沫A1₂O₃、泡沫ZrO₂、泡沫SiC、泡沫Si₃N₄、泡沫BN、泡沫B₄C、泡沫AlN、泡沫WC、泡沫Cr₇C₃中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，泡沫孔徑為0.01-10mm，孔隙率40-99%，泡沫孔洞均勻分布或隨機(jī)分布；泡沫骨架為平面結(jié)構(gòu)或三維立體結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，強(qiáng)化層中，金剛石/石墨烯膜是指在金剛石表面原位生長石墨烯，且石墨烯垂直于金剛石表面形成石墨烯墻；

金剛石/碳納米管膜是指在金剛石表面催化生長碳納米管，且碳納米管垂直于金剛石表面形成碳納米管林；

石墨烯/碳納米管膜是指在石墨烯表面催化生長碳納米管，且碳納米管垂直于石墨烯表面形成碳納米管林；

金剛石/石墨烯/碳納米管膜是指在金剛石表面原位生長石墨烯后再催化生長碳納米管林，且石墨烯在金剛石表面鋪展成膜，碳納米管垂直于金剛石和石墨烯表面形成碳納米管林。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，基體材料中還添加有強(qiáng)化顆粒，強(qiáng)化顆粒選自高導(dǎo)熱顆粒、超硬耐磨顆粒、導(dǎo)電顆粒中的至少一種；所述高導(dǎo)熱顆粒選自金剛石粉、石墨烯、碳納米管、石墨烯包覆金剛石微球、碳納米管包覆金剛石微球、碳納米管包覆石墨烯中的至少一種；超硬耐磨顆粒選自金剛石粉、SiC、TiC、TiN、AlN、Si₃N₄、Al₂O₃、BN、WC、MoC、Cr₇C₃中的至少一種；導(dǎo)電顆粒選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，復(fù)合材料中，各組分的體積百分含量為：基體材料 10-90%，泡沫骨架增強(qiáng)體 5-80%，強(qiáng)化顆粒體積分?jǐn)?shù) 0-30%，各組分體積百分之和為100%。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，其特征在于，在基體中，泡沫骨架以單體增強(qiáng)或多體陣列增強(qiáng)，所述多體陣列增強(qiáng)是指泡沫骨架以層片狀平行分布或以柱狀平行分布于基體中。