[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法

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• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111500911A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申世軍;楊繼彪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海鑫烯復(fù)合材料工程技術(shù)中心有限公司
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C21/10;C22C32/00;C22C21/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F9/04;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，采用變速球磨將純金屬粉末及其合金粉末、用于合金化的單質(zhì)元素粉末和納米增強(qiáng)體一起共球磨得到Ⅰ級復(fù)合粉末，然后與未球磨的純金屬或合金粉末混合得到Ⅱ級復(fù)合粉末，再將所得的Ⅱ級復(fù)合粉末通過致密化處理，得到納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。

2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：將純金屬粉末及其合金粉末、用于合金化單質(zhì)元素粉末和納米增強(qiáng)體均勻混合，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行變速球磨，得到納米相均勻分散的Ⅰ級復(fù)合粉末；

步驟2)：將Ⅰ級復(fù)合粉末與未球磨的純金屬或合金粉末均勻混合，得到Ⅱ級復(fù)合粉末；

步驟3)：對Ⅱ級復(fù)合粉末進(jìn)行壓制后燒結(jié)，使得各合金元素與純金屬、合金之間相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)合金化和致密化，得到粉末冶金錠坯；

步驟4)：對粉末冶金錠坯進(jìn)行熱變形加工、熱處理，得到納米碳增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。

3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的純金屬粉末及其合金粉末為Al、Cu、Mg、Ti、Fe和Ni純金屬及其合金中的任意一種。

4.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的用于合金化單質(zhì)元素粉末為Al、Cu、Mg、Zn、Si、Zr、Ti、Fe、Ni和Cr元素中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的納米增強(qiáng)體為納米SiC、納米Al₂O₃、納米B₄C、納米TiC、納米TiB、納米TiB₂、納米AlN、納米TiN、碳納米管、石墨烯、石墨烯納米片、碳納米洋蔥球和碳納米片中的至少一種。

6.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的納米增強(qiáng)體在Ⅰ級復(fù)合粉末中的體積含量為0.1～10％；所述Ⅰ級復(fù)合粉末在II級復(fù)合粉末中的體積含量為50～95％。

7.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的變速球磨的方法為濕磨或干磨，其中，濕磨所采用的溶劑為水、乙醇或煤油；球磨過程需要加入過程控制劑，過程控制劑為甲醇、乙醇、鈦酸酯、油酸、咪唑啉和硬脂酸中的至少一種。

8.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的變速球磨具體為：先低轉(zhuǎn)速球磨，再高轉(zhuǎn)速球磨。

9.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的致密化處理包括壓制及燒結(jié)，壓制采用冷壓或冷等靜壓，燒結(jié)采用氣氛燒結(jié)、真空熱壓燒結(jié)、放電等離子體燒結(jié)或熱等靜壓燒結(jié)。

10.如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌納米增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的熱變形加工采用熱鍛、熱軋和熱擠壓中的至少一種。