[發明專利]一種低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法

在審

• 申請號: 201611037038.1
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108080628A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 熊天英;王吉強;吳杰;杜昊;崔新宇;孔令艷;沈艷芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22F3/00
• 分類號: B22F3/00;B22F3/24;B33Y10/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于復合材料制備領域，具體涉及一種低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法。該方法首先利用多個送粉器獨立輸送不同種類的粉末到噴槍前端混合，采用冷噴涂的方法將混合粉末噴射到基體上形成金屬基復合材料。隨后將噴涂態的金屬基復合材料進行熱處理，改善復合材料性能。該方法可以通過調節送粉器的出粉速度，快速改變復合材料的組成，從而實現以Al2O3、SiC、B4C、TiC、Si等顆粒增強的Al、Ti、Ni、Cu等基的金屬基復合材料的高通量制備。

技術領域：

本發明屬于復合材料制備領域，具體涉及一種低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法。

背景技術：

高通量合成制備，即在一次實驗中完成多組分目標材料體系制備，使制備具有高效性、系統性和一致性。其不但可以快速地提供有價值的研究成果，直接加速材料的篩選和優化，而且可以為材料模擬計算提供海量的基礎數據和實驗驗證，使計算模型得到優化、修正。隨著中國材料科技的快速發展和材料基因組方法在研發中不斷被廣泛采用，高通量制備技術的重要性將日益彰顯。

目前，制備金屬基復合材料的主要方法有攪拌鑄造法、粉末冶金法、液態浸滲法、噴射沉積法等。以上制備金屬基復合材料的方法普遍存在工藝復雜的問題，無法實現金屬基復合材料的高通量制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，快速制備不同組分的金屬基復合材料，加速金屬基復合材料的篩選和優化。

本發明的技術方案如下：

一種低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，包括以下步驟：

(1)調節不同送粉器的出粉速度，控制混合粉末：金屬粉末和增強相粉末的組成；

(2)采用冷氣動力噴涂將混合粉末直接噴涂到基體上，制備出塊體金屬基復合材料；

(3)對制備的復合材料進行熱處理，改善其力學性能。

所述的低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，步驟(1)中的金屬粉末為Al、Ti、Ni或Cu，增強相粉末為Al2O3、SiC、B4C、TiC或Si。

所述的低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，步驟(1)中的混合粉末中增強相粉末的含量為5～70wt.％。

所述的低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，步驟(2)中冷氣動力噴涂的操作條件為溫度100～600℃，壓力0.8～3.0MPa，噴涂距離5～40mm。

所述的低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，步驟(2)中制備出的金屬基復合材料，增強相種類≥1種，增強相的含量為5～50wt.％。

所述的低溫固態下顆粒增強金屬基復合材料的高通量制備方法，步驟(3)中的熱處理條件為溫度100～800℃，保溫時間為1～8h。

本發明的設計思想是：

本發明方法首先利用多個送粉器獨立輸送不同種類的粉末到噴槍前端混合，采用冷噴涂的方法將混合粉末噴射到基體上形成金屬基復合材料。隨后將噴涂態的金屬基復合材料進行熱處理，改善復合材料性能。該方法可以通過調節送粉器的出粉速度，快速改變復合材料的組成，從而實現以Al2O3、SiC、B4C、TiC、Si等顆粒增強的Al、Ti、Ni、Cu等基的金屬基復合材料的高通量制備。