[發明專利]一種增強型金屬基復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810819790.4
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108817409A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 萬明軍
• 申請（專利權）人: 合肥岑遙新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C1/00;C22C1/10;C22C9/00;C22C14/00;C22C21/00
• 代理公司: 蕪湖眾匯知識產權代理事務所(普通合伙) 34128
• 代理人: 程方柳

本發明公開了一種增強型金屬基復合材料的制備方法，包括以下步驟：S1：在納米顆粒表面蒸鍍膜氮化鎂；S2：取金屬原料放入中頻感應爐中進行合金熔煉；S3：將鍍膜后的納米顆粒裝入儲粉罐中，S4：開啟高壓氣體，氣流經過儲粉罐攜帶納米顆粒形成固氣兩相流；S5：高壓氣固兩相流經過霧化器后，對熔融狀態的金屬液流進行破碎；S6：在收集器中收取所制備的粉末顆粒。在制備過程通過在納米顆粒的表面蒸鍍產生的氧化鎂可以顯著增加增強體顆粒與基體熔體的潤濕性，氧化鎂膜可避免顆粒與外界的不良反應；金屬液滴和預處理的納米顆粒之間會經歷復雜、劇烈的能量交換，促進增強結合的整體均勻，相對于固相顆粒結合，本方法結合更快速，便于規模生產。

技術領域

本發明涉及金屬基復合材料領域，具體是一種增強型金屬基復合材料的制備方法。

背景技術

金屬基復合材料(metal matrix composite),簡稱(MMC)是以金屬及其合金為基體，與一種或幾種金屬或非金屬增強相人工結合成的復合材料。其增強材料大多為無機非金屬，如陶瓷、碳、石墨及硼等,也可以用金屬絲。它與聚合物基復合材料、陶瓷基復合材料以及碳/碳復合材料一起構成現代復合材料體系。相對于傳統基體合金，復合材料具有比強度、比剛度高，高溫力學性能優良，耐磨性好等特點，在航空航天、汽車、電子和交通運輸工業具有十分廣闊的應用前景。

其中，顆粒增強復合材料因具有增強體成本低、微觀結構較均勻、材料性能各向同性等優點體現出了良好的發展前景。目前顆粒增強金屬基復合材料存在多種制備方法，大致可分為液相工藝、固相工藝和液固兩相工藝。液相工藝包括金屬熔體攪拌、熔體浸滲、原位反應等工藝步驟，固相工藝包括粉末冶金、機械合金化等等工藝步驟，液固兩相工藝包括流變鑄造、噴射沉積等工藝步驟。這些工藝雖然各不相同，但都是尋求增強相在金屬基體中能夠均勻分布。然而，現有的制備工藝方法繁雜，設備昂貴，工藝過程要求嚴格，不利于規模化生產使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種增強型金屬基復合材料的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種增強型金屬基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：顆粒的預加工：在納米顆粒表面蒸鍍膜氮化鎂，可以顯著增加納米顆粒與金屬溶液的潤濕性，氧化鎂膜可避免納米顆粒的不良界面反應，克服了真空壓力浸滲法工藝復雜、成本較高，化處理溫度過高等缺點；

S2：金屬原料的預加工：取金屬原料放入中頻感應爐中進行合金熔煉；

S3：將鍍膜后的納米顆粒裝入儲粉罐中，儲粉罐與高壓進氣管道連接，并通過輸送裝置將納米顆粒送入進氣管道；

S4：開啟高壓氣體，氣流經過儲粉罐攜帶納米顆粒形成固氣兩相流；進氣管道施加超聲震蕩，促進固相顆粒的均勻分散；

S5：高壓氣固兩相流經過霧化器后，對熔融狀態的金屬液流進行破碎，形成攜帶納米顆粒的細小液滴，隨后球化并冷卻凝固成粉末；

S6：在收集器中收取所制備的粉末顆粒，經均勻混料、粒度選分后得到成品復合粉末。

作為本發明進一步的方案：納米顆粒表面蒸鍍膜氮化鎂是將納米顆粒、Mg粉干燥混勻后用振動平臺振動，然后置于蒸鍍-滲流裝置中，在蒸鍍-滲流裝置中通入氮氣，將混合粉加熱到500-600℃并保溫3-4h，氮氣與Mg粉反應在納米顆粒表面生成氮化鎂蒸鍍膜,冷卻到常溫；干燥條件為300-400℃干燥2-3h，振動平臺振動5-10min；納米顆粒的粒度為100-200目，Mg粉的粒度為200-300目；

作為本發明再進一步的方案：金屬原料為鋁基、銅基、鈦基中的一種或兩種以上的組合。