[發明專利]一種納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202211340149.5
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115612880B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 郭強;劉煜旸;蒂姆;趙蕾;張荻
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C21/00;B22F1/08;B22F1/054;B22F9/24;C22C45/04;C22C45/02;B22F9/04;B22F3/14;B22F3/105;B22F3/15;B22F3/17;B22F3/18;B22F3/20
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，所述復合材料包括增強體和基體；所述增強體為納米非晶合金顆粒，所述基體為鋁或鋁合金；所述復合材料中，增強體的體積分數為1～30％；

所述納米非晶合金顆粒的尺寸為20～100nm；

所述納米非晶合金顆粒為原子摻雜的鈷基或鐵基或鎳基納米非晶合金顆粒，其中，所述原子為鋯原子或鎢原子，原子摻雜量為0～10％；

所述原子摻雜的鈷基或鐵基或鎳基納米非晶合金顆粒通過氧化還原方法制備得到。

2.根據權利要求1所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，所述原子摻雜的鈷基或鐵基或鎳基納米非晶合金顆粒選自Co_60-xZr_xB₄₀、Co_60-xW_xB₄₀、Fe_60-xZr_xB₄₀、Fe_60-xW_xB₄₀、Ni_60-xZr_xB?₄₀、Ni_60-xW_xB?₄₀；其中0≤x≤10。

3.根據權利要求1或2所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，所述原子摻雜的鈷基或鐵基或鎳基納米非晶合金顆粒的制備方法包括以下步驟：

A1、配制鈷離子或亞鐵離子或鎳離子水溶液，然后加入鋯離子或鎢酸根離子水溶液，作為前驅體溶液；

A2、配制硼氫根水溶液，用氨水調節溶液pH，作為還原劑；

A3、將還原劑加入冰浴環境下的前驅體溶液中，即得所述原子摻雜的鈷基或鐵基納米非晶合金顆粒。

4.根據權利要求3所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，步驟A1中，所述鈷離子水溶液為氯化鈷或硝酸鈷水溶液，所述亞鐵離子水溶液為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵水溶液；

所述鋯離子水溶液為硫酸鋯水溶液，所述鎢酸根水溶液為鎢酸鈉水溶液；

所述前驅體溶液中，陽離子濃度為0.05～5mol/L，鋯離子或鎢離子占陽離子總量的比例為0～10％。

5.根據權利要求3所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，步驟A2中，所述硼氫根水溶液為硼氫化鈉或硼氫化鉀水溶液，硼氫根濃度為0.1～10mol/L，所述還原劑的pH為10～12。

6.根據權利要求3所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于，步驟A3中，所述還原劑通過逐滴加入之前驅體溶液中，滴加的速度為1～5mL/min。

7.一種根據權利要求1-6任一項所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

B1、在保護氣氛下將納米非晶合金顆粒和基體材料的粉末進行機械球磨，獲得均勻混合的復合材料粉末；

所述的機械球磨是指：球磨轉速為200～800rpm/min，球磨時間為1～10h；

B2、在保護氣氛下對復合材料粉末進行熱壓燒結和/或熱變形加工，即得到納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料。

8.根據權利要求7所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟B1中，所述基體材料為鋁或鋁合金的球形粉末，粉末的平均粒徑為10～100μm；

所述機械球磨的工藝為行星式球磨法，其過程中需加入過程控制劑，所述過程控制劑選自鈦酸酯、油酸、咪唑啉或硬脂酸中的一種或多種；

步驟B1和B2中，所述保護氣氛包括氬氣、氮氣中的至少一種。

9.根據權利要求7或8所述的納米非晶合金顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟B2中，所述的熱壓燒結采用放電離子束燒結或熱等靜壓燒結中的任一種；所述燒結溫度高于過程控制劑分解溫度但低于納米非晶合金的晶化溫度；

所述熱變形加工包括熱鍛、熱軋或熱擠壓中的一種或多種，采用的實驗溫度高于基體材料的回復溫度但低于納米非晶合金的晶化溫度。