[發明專利]一種金屬基納米復合粉末材料、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010193772.7
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111230098B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 王道寬;易新;龐甲飛
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;B22F9/04;B22F3/22;B33Y70/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

1.一種金屬基納米復合粉末材料的制備方法，其特征在于，包括：

步驟S11，準備微米級球形金屬粉末與納米級強化相粉末；

步驟S12，將所述微米級球形金屬粉末與所述納米級強化相粉末按照預定比例放置于混料罐內，并在混料罐內對所述金屬粉末與所述納米級強化相粉末進行混料操作，得到預包覆粉末，所述預包覆粉末中，在金屬粉末顆粒表面存在由納米級強化相粉末顆粒團聚形成的分布不均勻的納米顆粒團聚體；

步驟S13，利用高能機械分散設備對所述預包覆粉末進行處理，所述高能機械分散設備包括研磨腔和轉子，所述轉子的轉速為10⁴轉/分鐘以上，將所述預包覆粉末置于所述研磨腔內，利用轉子的高速旋轉及高速旋轉產生的氣流帶動所述預包覆粉末之間以及所述預包覆粉末與研磨腔內壁之間發生相互碰撞和剪切作用，使得所述金屬粉末顆粒表面的納米顆粒團聚體分散，得到在金屬粉末顆粒表面均勻包覆有納米級強化相粉末顆粒的金屬基納米復合粉末材料；

在所述步驟S12中，所述微米級球形金屬粉末與所述納米級強化相粉末的總體積不超過混料罐的1/3。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高能機械分散設備中，研磨腔氣體壓力為1.0MPa～10MPa ；研磨腔氣氛為氬氣或氮氣，氣氛中氧含量不高于100ppm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S12中，進行混料操作的時間為1h～10h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S13中，利用高能機械分散設備對所述預包覆粉末進行處理的時間為10min～3h。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S11中，包括：將微米級球形金屬粉末過篩，得到粒徑在20μm～60μm的微米級球形金屬粉末。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述微米級球形金屬粉末的材料包括以下材料的一種或多種：鐵基、鈦基、鎳基、銅基、鎢基以及鋁基材料。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述納米級強化相粉末的材料包括以下材料的一種或多種：Al₂O₃、Y₂O₃、ThO₂、ZrH₂、La₂O₃、Y₂Ti₂O₇、YH₃、TiO₂、TiC以及TiN。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述納米級強化相粉末的粒徑為10nm～100nm；和/或，該納米級強化相粉末在金屬基納米復合粉末材料中的質量分數為0.5％～10％。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述步驟S12中，還包括：將潔凈的混料球加入至混料罐內，所述微米級球形金屬粉末、所述納米級強化相粉末以及所述混料球的總體積不超過混料罐的2/3。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述研磨腔的形狀為軸對稱的圓筒或方筒形狀；

所述轉子設置于研磨腔內，為單級葉片或多級組合葉片。

11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述研磨腔內壁設置有用于擾動氣流的擾流部件，以增大預包覆粉末之間的碰撞幾率。

12.一種金屬基納米復合粉末材料，其特征在于，由權利要求1-10中任一項所述的制備方法制備，所述金屬基納米復合粉末材料為微米級球形金屬粉末和納米級強化相粉末的復合材料，所述微米級球形金屬粉末包括若干球形金屬粉末顆粒；所述金屬粉末顆粒表面均勻包覆有無團聚的納米級強化相粉末顆粒。