[发明专利]一种纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括增强体和基体；所述增强体为纳米非晶合金颗粒，所述基体为铝或铝合金；所述复合材料中，增强体的体积分数为1～30％；

所述纳米非晶合金颗粒的尺寸为20～100nm；

所述纳米非晶合金颗粒为原子掺杂的钴基或铁基或镍基纳米非晶合金颗粒，其中，所述原子为锆原子或钨原子，原子掺杂量为0～10％；

所述原子掺杂的钴基或铁基或镍基纳米非晶合金颗粒通过氧化还原方法制备得到。

2.根据权利要求1所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述原子掺杂的钴基或铁基或镍基纳米非晶合金颗粒选自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.根据权利要求1或2所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述原子掺杂的钴基或铁基或镍基纳米非晶合金颗粒的制备方法包括以下步骤：

A1、配制钴离子或亚铁离子或镍离子水溶液，然后加入锆离子或钨酸根离子水溶液，作为前驱体溶液；

A2、配制硼氢根水溶液，用氨水调节溶液pH，作为还原剂；

A3、将还原剂加入冰浴环境下的前驱体溶液中，即得所述原子掺杂的钴基或铁基纳米非晶合金颗粒。

4.根据权利要求3所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，步骤A1中，所述钴离子水溶液为氯化钴或硝酸钴水溶液，所述亚铁离子水溶液为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁水溶液；

所述锆离子水溶液为硫酸锆水溶液，所述钨酸根水溶液为钨酸钠水溶液；

所述前驱体溶液中，阳离子浓度为0.05～5mol/L，锆离子或钨离子占阳离子总量的比例为0～10％。

5.根据权利要求3所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，步骤A2中，所述硼氢根水溶液为硼氢化钠或硼氢化钾水溶液，硼氢根浓度为0.1～10mol/L，所述还原剂的pH为10～12。

6.根据权利要求3所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，步骤A3中，所述还原剂通过逐滴加入之前驱体溶液中，滴加的速度为1～5mL/min。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

B1、在保护气氛下将纳米非晶合金颗粒和基体材料的粉末进行机械球磨，获得均匀混合的复合材料粉末；

所述的机械球磨是指：球磨转速为200～800rpm/min，球磨时间为1～10h；

B2、在保护气氛下对复合材料粉末进行热压烧结和/或热变形加工，即得到纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料。

8.根据权利要求7所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤B1中，所述基体材料为铝或铝合金的球形粉末，粉末的平均粒径为10～100μm；

所述机械球磨的工艺为行星式球磨法，其过程中需加入过程控制剂，所述过程控制剂选自钛酸酯、油酸、咪唑啉或硬脂酸中的一种或多种；

步骤B1和B2中，所述保护气氛包括氩气、氮气中的至少一种。

9.根据权利要求7或8所述的纳米非晶合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤B2中，所述的热压烧结采用放电离子束烧结或热等静压烧结中的任一种；所述烧结温度高于过程控制剂分解温度但低于纳米非晶合金的晶化温度；

所述热变形加工包括热锻、热轧或热挤压中的一种或多种，采用的实验温度高于基体材料的回复温度但低于纳米非晶合金的晶化温度。