【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬基復合材料領域，涉及一種微納米顆粒增強金屬基復合材料及其制備方法。
技術介紹
1、在金屬基復合材料的研發與生產領域，追求高性能與低成本一直是科研人員不懈努力的方向。金屬基復合材料以其優異的力學性能、良好的熱穩定性和耐磨損性，在航空航天、汽車制造、電子封裝等多個領域展現出廣闊的應用前景。然而，如何有效地將微納米顆粒均勻地分散到金屬基體中，以實現對材料性能的顯著增強，同時保持制備過程的經濟性和可行性，是當前該領域面臨的一大挑戰。
2、在金屬基復合材料的制備工藝中，外加法作為一種常用的方法，其原理是在液態金屬基體中加入固態的細微顆粒增強體，通過特定的制備工藝和設備，實現顆粒在金屬基體中的均勻分布。這一過程中，潤濕性、密度差、制備設備的選擇以及熔煉時長和熔煉溫度等因素，均對最終成型材料的質量產生至關重要的影響。潤濕性，即液體在固體表面上自動鋪展的能力，是決定顆粒能否有效分散的關鍵因素之一。它涉及固體顆粒的表面張力、液體的表面張力以及固液界面張力之間的復雜相互作用，這些力的平衡狀態直接影響著顆粒在金屬熔體中的分散效果。
3、然而，傳統的外加法制備過程中存在諸多難題。一方面，已經加入金屬熔體中的微納米顆粒往往會增加金屬熔體的黏度，這不僅阻礙了未進入熔體的顆粒的進一步分散，還導致制備成本和制備時間的顯著增加。為了克服這一障礙，有時不得不提高熔煉溫度以降低熔體黏度，但這又帶來了新的問題，如能耗增加、設備磨損加劇以及材料性能可能受到的影響。另一方面，隨著熔煉時間和熔煉溫度的增加，微納米顆粒之間的碰撞幾率也
4、針對上述問題，現有的工業化生產方法，如3d打印和原位內生法(粉末冶金)，雖然能夠制備出性能優異的金屬基復合材料，但其高昂的制備成本限制了這些方法的廣泛應用。因此，開發一種既能有效分散微納米顆粒，又能控制制備成本，同時保證材料性能的微納米顆粒增強金屬基復合材料及其制備方法，成為當前亟待解決的技術難題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術旨在提供一種微納米顆粒增強金屬基復合材料及其制備方法，通過優化制備工藝，改善潤濕性和分散性，獲得微納米顆粒均勻彌散的金屬基復合材料，同時降低制備難度和制備成本，為金屬基復合材料的工業化生產提供具有應用潛力的解決方案。
2、第一方面，本專利技術提供一種微納米顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：將微納米增強顆粒和鹽顆粒按比例混合，并加熱使鹽顆粒熔化，對熔鹽進行超聲攪拌獲得熔鹽-微納米懸濁液；
4、s2：熔煉金屬基獲得金屬熔體，將熔鹽-微納米懸濁液加入金屬熔體中，攪拌獲得混合物熔體并保溫；
5、s3：停止攪拌并靜置混合物熔體，微納米增強顆粒從熔鹽進入金屬熔體中形成合金熔體，持續保溫至熔鹽與合金熔體分層后；
6、s4：將合金熔體和熔鹽一起澆鑄，冷卻后剝離鹽體獲得微納米顆粒增強金屬基復合材料。
7、可選的，金屬基為al、mg、fe、cu、ti、ni、ag、au及其合金中的一種或多種。
8、可選的，微納米增強顆粒為tic、tib2、bn、zrc、hfc、tac、nbc、sic、wc、wb、w、al2o3、si3n4中的一種或多種。
9、可選的，鹽顆粒為nacl、mgcl、rbcl、cscl、kcl、na2so4、mgso4、k2so4中的一種或多種。
10、可選的，在步驟s1中，微納米增強顆粒與鹽顆粒的體積比不小于10％。
11、可選的，微納米增強顆粒在金屬基中的體積分數設計量為1vol.％～5vol.％。
12、可選的，在步驟s2中，在惰性氣體中熔煉金屬。
13、可選的，加熱微納米增強顆粒和鹽顆粒混合物的溫度與熔煉金屬基的溫度相同。可選的，在步驟s2中，金屬基的熔煉溫度為高于該金屬熔點100℃～300℃。
14、可選的，在步驟s2中，攪拌混合物熔體的攪拌速度為500～1000rpm，攪拌時間為10～30min。
15、可選的，在步驟s3中，混合物熔體的靜置時間為1～3min。
16、第二方面，本專利技術還提供一種根據上述方法制備得到的微納米顆粒增強金屬基復合材料。
17、第三方面，本專利技術還提供一種合金制品，合金制品主要由上述微納米顆粒增強金屬基復合材料制成。
18、本專利技術的有益效果在于：
19、本專利技術的微納米顆粒增強金屬基復合材料及其制備方法，針對現有技術中微納米顆粒在金屬基體中分散不均、制備成本高昂及工藝復雜等問題，提供了顯著的改進與有益效果。通過采用熔鹽作為介質，利用其低熔點和低黏度的特性，實現了在較低能量輸入下促進物質和元素的擴散，這一創新點極大地優化了制備過程，降低了能耗。
20、具體地，本專利技術首先將微納米顆粒加入熔鹽中并通過超聲、攪拌等方式形成熔鹽-微納米懸濁液，而后再將懸濁液加入至金屬熔體中，再通過持續10～30min、轉速為500-1000rpm的劇烈攪拌，使含有微納米顆粒的熔鹽在金屬熔體中形成細小液滴彌散分布。相比于微納米顆粒與熔鹽，微納米顆粒與金屬熔體之間的濕潤性更小，使得金屬熔體與微納米顆粒的界面張力最小，熔鹽與微納米顆粒的界面張力拉著熔鹽與金屬熔體的界面前沿往熔鹽方向前進，致使微納米顆粒進入金屬熔體中。此外，熔鹽相在金屬熔體中呈細小球狀，尺寸效應會增加納米顆粒與熔鹽的界面張力，減少熔鹽與金屬熔體的界面張力，促進微納米顆粒的擴散，使其在金屬熔體中能夠穩定且均勻彌散，從而顯著提高復合材料的綜合性能和穩定性。
21、相較于傳統的制備方法，本專利技術避免了微納米顆粒在金屬熔體中因黏度增加而導致的分散困難，以及因長時間高溫熔煉而引起的顆粒燒結問題。同時，熔鹽與金屬熔體之間的潤濕性差異使得兩者在停止外力作用后能迅速分層，便于后續的澆鑄過程，進一步簡化了制備工藝，提高了生產效率。
22、此外，本專利技術所制備的微納米顆粒增強金屬基復合材料，由于增強相在基體內部的穩定均勻分散，使得材料在保持金屬基體優良性能的基礎上，顯著提升了硬度、耐磨性、抗腐蝕性等特性，拓寬了材料的應用領域，具有極高的工業應用價值和市場潛力。
23、綜上所述，本專利技術的制備方法不僅解決了現有技術中的諸多難題，還為微納米顆粒增強金屬基復合材料的工業化生產提供了切實可行的新途徑。
24、本專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種微納米顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述金屬基為Al、Mg、Fe、Cu、Ti、Ni、Ag、Au及其合金中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述微納米增強顆粒為TiC、TiB2、BN、ZrC、HfC、TaC、NbC、SiC、WC、WB、W、Al2O3、Si3N4中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鹽顆粒為NaCl、MgCl、RbCl、CsCl、KCl、Na2SO4、MgSO4、K2SO4中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，所述微納米增強顆粒與所述鹽顆粒的體積比不小于10％。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述微納米增強顆粒在所述金屬基中的體積分數設計量為1vol.％～5vol.％。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，在惰性氣體中熔煉金屬。
8.根據權利要求1所述的制備方法，
9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，所述金屬基的熔煉溫度為高于該金屬熔點100℃～300℃。
10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，攪拌所述混合物熔體的攪拌速度為500～1000rpm，攪拌時間為10～30min。
11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述混合物熔體的靜置時間為1～3min。
12.根據權利要求1～11任一所述的方法制備得到的微納米顆粒增強金屬基復合材料。
13.一種合金制品，其特征在于，所述合金制品主要由權利要求12所述的微納米顆粒增強金屬基復合材料制成。
...【技術特征摘要】
1.一種微納米顆粒增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述金屬基為al、mg、fe、cu、ti、ni、ag、au及其合金中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述微納米增強顆粒為tic、tib2、bn、zrc、hfc、tac、nbc、sic、wc、wb、w、al2o3、si3n4中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鹽顆粒為nacl、mgcl、rbcl、cscl、kcl、na2so4、mgso4、k2so4中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟s1中，所述微納米增強顆粒與所述鹽顆粒的體積比不小于10％。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述微納米增強顆粒在所述金屬基中的體積分數設計量為1vol.％～5vol.％...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于智成，余海濤，馮科，朱科，徐詩鑫，張芝民，鄧敖，向愷靈，安峻宏，蔣金鈺，莊重瑞，
申請(專利權)人：中冶賽迪技術研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。