[发明专利]纳米块体晶金属材料及其制备方法

说明书

本申请涉及一种纳米块体晶金属材料及其制备方法，属于纳米晶材料技术领域。一种纳米块体晶金属材料的制备方法，包括：对基材的表面的相同位置同时喷涂金属和/或合金粉末及进行喷丸处理，以在基材的表面形成一层纳米块体晶金属材料，重复喷涂处理和喷丸处理，逐层形成纳米晶金属材料。或对基材的表面喷涂金属和/或合金粉末，对沉积在基材的表面的材料进行喷丸处理，以形成一层纳米晶金属材料，重复喷涂处理和喷丸处理，逐层形成纳米晶金属材料。本申请采用冷喷涂和喷丸工艺，喷丸工艺使冷喷涂的沉积颗粒进一步发生强烈的塑性变形，使内部晶粒进一步碎化，再通过逐层纳米化的原理实现增材，制造块状纳米晶金属材料。

技术领域

本申请涉及纳米晶材料技术领域，且特别涉及一种纳米块体晶金属材料及其制备方法。

背景技术

纳米晶金属材料与传统的金属材料相比，具有强度高、硬度大、抗疲劳性能好、耐磨性与耐腐蚀性优异、高温抗氧化性强、对电磁波有特殊的吸收作用等特点。在现代工业应用中，纳米晶金属材料可以更好的应用于极端环境和对性能要求较高的条件下。块体纳米晶金属材料制备技术在未来的纳米晶金属材料基础研究及其产业化应用具有关键性作用。迄今为止，人们提出了多种纳米材料制备方法，如金属蒸发冷凝-同步冷压成型法、非晶晶化法、机械研磨法等。但是，由于上述制备方法工艺复杂、生产成本高和材料外形、尺寸有限、纳米晶粒在制备过程中难以保持、内部存在界面污染、孔隙类缺陷多等因素的制约。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种纳米晶金属材料及其制备方法，简化制备工艺，降低生产成本，可控的制备纳米块体晶金属材料。

第一方面，本申请实施例提供了一种纳米块体晶金属材料的制备方法，包括：对基材的表面的相同位置同时喷涂金属和/或合金粉末及进行喷丸处理，以在基材的表面形成一层纳米晶金属材料，重复喷涂处理和喷丸处理，逐层形成纳米块体晶金属材料。或对基材的表面喷涂金属和/或合金粉末，对沉积在基材的表面的材料进行喷丸处理，以形成一层纳米晶金属材料，重复喷涂处理和喷丸处理，逐层形成纳米块体晶金属材料。

在本申请的部分实施例中，一层纳米晶金属材料的厚度为0.1-0.5mm。

在本申请的部分实施例中，喷涂处理采用惰性气体作为工作气体，气体温度为400-1000℃，气体压力为3-5MPa，喷涂的粉末粒径为10-70μm，喷枪移动的速度为10-500mm/s。

在本申请的部分实施例中，喷枪喷嘴的出口与基材的表面的距离为10-80mm。

在本申请的部分实施例中，喷枪喷嘴相对于基材的表面的喷射角度为80-90度。

在本申请的部分实施例中，喷丸处理的过程中，喷丸喷嘴相对于基材的表面的喷射角度为30-90度。

在本申请的部分实施例中，喷丸处理的弹丸速度为300-800m/s。

在本申请的部分实施例中，喷丸处理采用球形弹丸，球形弹丸的直径为100-1000μm。

在本申请的部分实施例中，喷丸喷嘴的出口与基材的表面之间的距离为6-12cm。

第二方面，本申请实施例提供了一种纳米块体晶金属材料，由上述纳米块体晶金属材料的制备方法制备而得。

本申请的有益效果包括：

本申请采用冷喷涂和喷丸工艺相结合，通过冷喷涂喷枪进行金属、合金粉末的沉积，喷丸工艺使冷喷涂的沉积颗粒进一步发生强烈的塑性变形，使内部晶粒进一步碎化。再通过逐层纳米化的原理实现增材，形成块状纳米晶金属材料。通过分别控制冷喷涂和喷丸的工艺参数，使冷喷涂和喷丸相互配合，得到晶粒组织均匀、尺寸小的纳米晶金属材料。

该制备方法不需要显著提高粒子速度和温度，不需要提高设备要求，工艺简便，操作灵活，具有可观的经济效益。

附图说明