[发明专利]金属基微纳米颗粒复合粉末的制备方法、制得的粉末及其在制备复合材料中的应用

说明书

本发明公开金属基微纳米颗粒复合粉末的制备方法，涉及复合粉末技术领域，本包括以下步骤：(1)将金属原料进行熔炼形成金属熔体，将微纳米颗粒干燥；(2)在金属熔体滴落之前，开启气雾化喷嘴，往喷嘴内通入均匀分散微纳米颗粒的高压惰性气体；(3)金属熔体滴落后，穿过气雾化喷嘴的中心孔，被流经气雾化喷嘴出气口的混合微纳米颗粒的高压惰性气体破碎，形成微小液滴，冷却。本发明还提供采用上述方法制得的复合粉末及在制备复合材料中的应用。本发明的有益效果在于：微纳米颗粒粘附在破碎的金属熔体表面，或镶嵌到熔体中，或被包覆在内，进而形成复合液滴，液滴冷却后，得到微纳米颗粒分散均匀的金属基微纳米颗粒复合粉末，微纳米颗粒难以从金属粉体脱落。

技术领域

本发明涉及金属基微纳米颗粒复合材料技术领域，具体涉及一种金属基微纳米颗粒复合粉末的制备方法、制得的粉末及其在制备复合材料中的应用。

背景技术

随着对高性能的轻质合金材料的需求越来越强烈，特别是在航空航天、汽车、医疗等领域，对于新颖的金属基复合材料的设计与制备正得到越来越多研究者的关注。传统的铝硅合金由于在比强度、耐磨损性能以及热膨胀系数等方面具有显著的优势而受到广泛关注，但无论如何其性能也已不能满足于现有的需求。借助颗粒增强获得的铝硅基复合材料可显著提高传统的铝硅合金的力学性能，已经被广泛的研究并在实际工程中获得应用，这其中常用的增强体包括Al₂O₃、TiC、TiB、SiC等。

目前，常见的制备金属复合颗粒的手段有铸造、高能球磨、惰性气体冷凝法、等离子雾化法等，这些技术均存在着一定缺点。如公开号为CN112247156A的专利申请公开一种内生纳米TiC颗粒的钛合金粉体及其制备方法和应用，向熔融合金中加入含有纳米TiC的铝基中间合金进行均匀化处理后，再进行浇注成型，得到铸坯；利用等离子旋转电极雾化法或者气雾化法将铸坯制成粉末，并进行筛分即可得到纳米TiC颗粒增强钛合金粉体。

铸造法的问题在于，微纳米颗粒和金属熔体密度不同，且微纳米颗粒非常容易发生团聚，而漂浮在熔体表面或沉积到熔体底部，常规的熔体搅拌起不到作用，因此无法实现均匀分散的目的。

高能球磨的问题在于，微纳米颗粒和金属粉体颗粒(一般为微米)尺寸上，差异非常大，纳米粉体容易团聚在一起，而无法实现均匀分散，且高能球磨易引入杂质。球磨能实现粉体均匀混合的前提在于，混合的粉体尺寸一致或类似，且密度相近。

惰性气体冷凝法对设备要求高、产量低；等离子雾化法得到的颗粒表面质量不理想。

现有的方法，无法有效解决微纳米颗粒在金属基体中的均匀分散问题，由于分散不均匀，造成材料性能不稳定、不均匀，进而无法走出实验室，而进入大生产环节。目前为止，还没有一种能够大量制备优异性能的金属复合颗粒同时兼顾生产成本的制备路线。

公开号为CN109014179A的专利申请公开一种三维打印用球形金属基纳米陶瓷复合材料的制备方法及产品，其采用混合纳米颗粒惰性气体旋转金属液膜取得纳米增强金属基复合材料的方法，该方法采取环列式高压气体喷嘴，得到的金属基纳米复合材料，结构表现为纳米材料存在与金属粉体表面，由于金属材料和纳米材料润湿性比较差，往往容易出现纳米粉体脱落粉体表面的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于金属材料和纳米材料润湿性比较差，纳米材料存在与金属粉体表面，往往容易出现纳米粉体脱落粉体表面的情况，提供一种微纳米颗粒会粘附在破碎的金属液滴表面，或镶嵌到液滴中，或被包覆在内的金属基微纳米颗粒复合粉末的制备方法、制得的复合粉末及其应用。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种金属基微纳米颗粒复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属原料进行熔炼形成金属熔体，将微纳米颗粒干燥；

(2)在金属熔体滴落之前，开启气雾化喷嘴，往喷嘴内通入均匀分散微纳米颗粒的高压惰性气体；