[发明专利]一种制备颗粒弥散强化金属基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域的金属基复合材料的制备方法，具体地说，涉及的是一种制备颗粒弥散强化金属基复合材料的方法。

背景技术

近十多年来，纳米技术的兴起与快速发展为颗粒弥散强化金属基复合材料的研究注入了新的活力。如应用纳米技术使复合材料晶粒细化后，将会导致材料的电导率、热导率、强度、增强率、硬度、高温稳定性、耐磨性、抗电弧烧蚀能力等许多性质发生明显变化，并随之引起材料微观组织的进一步均匀化及综合性能的改善。国内外复合材料研究人员已经发现了纳米复合材料的使用优点，并积极研制开发新方法和新工艺，以提高其各项性能。目前，纳米技术已在颗粒弥散强化金属基复合材料方面获得了一定的应用。

经检索，国内外关于纳米技术在颗粒弥散强化金属基复合材料应用方面的研究报道，如：

1)中国发明专利：一种纳米TiB₂颗粒增强金属基复合材料及其制备方法，申请号：2012104133357，公开号：CN102925737A.

2)中国发明专利：碳包覆镍纳米颗粒增强银基复合材料的制备方法，申请号：200810153154.9，公开号：CN101403105A.

3)中国发明专利：一种纳米氧化物改性铜基电接触材料的制备方法，申请号：201210442488.4，公开号：CN102912208A.

4)中国发明专利：纳米颗粒增强金属基复合材料制备工艺及设备，申请号：201010126913X，公开号：CN101829777A.

目前，颗粒弥散强化金属基复合材料纳米粉体的制备方法主要是高能球磨法，该方法是采用高能球磨实现金属基体和增强相颗粒纳米化以及混合过程中实现金属基体与增强相间的高能处理改性。但纳米粒子粒径小，表面能高，具有自发团聚的趋势，因此，在高能球磨过程一旦停止，便会出现纳米粒子的团聚现象，会造成混合不均匀，进而导致增强相在基体材料中的分布不均，使颗粒弥散强化金属基复合材料的性能劣化。且高能球磨不能实现复合材料的连续化生产。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种制备颗粒弥散强化金属基复合材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将已有增强相纳米粉体制成增强相的纳米胶体悬浮溶液，然后与基体金属盐溶液及其还原剂通过微反应器进行还原反应，实现基体金属在增强相颗粒表面的沉积包覆，未能沉积在增强相表面的基体金属颗粒与包覆复合颗粒实现均匀混合，避免纳米颗粒的团聚，实现增强相包覆体与基体的均匀混合，提高颗粒弥散强化金属基复合材料的性能，且可实现连续化、自动化生产。该方法采用微反应器技术，可实现对合成过程的精确控制，同时可消除过程的放大效应，可以直接用于工业生产。

本发明所述的制备颗粒弥散强化金属基复合材料的方法，包括以下步骤：

第一步，将增强相粉体制成纳米胶体悬浮溶液。

较好的，增强相可以为任意C、Me、MeO、MeC、MeN、MeB材料，纳米胶体悬浮溶液的制备方法可以是超声分散过程中加分散剂，也可以是机械分散过程中加入分散剂，还可以是化学合成(所选用原料要避免反应后溶液中存在难去除的杂质离子)过程中加分散剂。

更好的，所加分散剂为不会引入杂质离子的有机高分子分散剂，如可以采用聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙二醇PEG1500，PEG20000、油酸、聚乙烯醇PVA、聚丙烯酸PAA、辛基酚聚氧乙烯醚OPE、柠檬酸、高分子多元醇EO、四氢呋喃THF、聚乙二醇单甲醚MPEG等。

第二步，第一步获得的增强相颗粒的纳米胶体悬浮溶液与基体金属的盐溶液及其还原剂共同进入微反应器进行反应，使基体金属被还原沉积包覆在增强相颗粒表面，未能沉积在增强相表面的基体金属颗粒与包覆复合颗粒实现均匀混合。

较好的，基体为可以采用湿法还原制备的金属Me材料，制备原料和过程参数根据具体基体金属材料和增强相与基体金属的质量比而定，所选用原料要避免反应后溶液中存在难去除的杂质离子。

较好的，在第一步添加分散剂的基础上，本步骤反应中可以进一步添加分散剂，从而能够取得更好的混合效果。

第三步，向第二步获得的溶液中加入非离子有机高分子絮凝剂进行颗粒沉降；

其中非离子有机高分子絮凝剂可以采用聚丙烯酰胺(PAM)等，当然也可以是其他的絮凝剂，只要所选用絮凝剂能在烧结后分解无残留即可。

第四步，将第三步沉降获得的絮凝物进行过滤。

第五步，将第四步获得的滤渣进行烘干。

第六步，将第五步获得的粉体进行压坯。