The present invention is a method of adding mesoscopic three-dimensional strengthening phase to metal. Firstly, the metal-based alloy powder is placed in the vacuum device of plasma chemical vapor deposition, and methane gas is introduced into the device. The gas flow rate of methane gas, pressure of the vacuum device, radio frequency power, heating temperature and deposition time are adjusted to obtain graphite sheet/metal-based composites with three-dimensional graphite sheet grown in situ. The graphite sheet/metal matrix composite powders were densified and then heat treated to prepare the graphite sheet/metal matrix composite. Under the premise of good bonding force between graphite sheet and metal matrix, this method can make the three-dimensional mesoscopic graphite sheet disperse evenly in metal matrix, solve the problem that graphite sheet is difficult to disperse evenly in metal matrix and has poor bonding force, and realize the purpose of strengthening and toughening metal with graphite sheet. The three-dimensional mesoscopic graphite sheet reinforced metal matrix composite prepared by the invention has simple process and high efficiency, and is suitable for industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法
本专利技术是一种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,属于金属基材料增强制备技术。
技术介绍
金属基复合材料是以金属及合金为基体,通过与高性能的增强纤维、晶须、颗粒等增强相复合而成的复合材料。与传统金属或合金相比,金属基复合材料具有高比强度、耐磨性好、高温性能好、耐腐蚀、抗氧化和良好的疲劳性能等优势。通过调控增强相在金属基体中的分布状态可以有效地提高金属基复合材料的综合性能,进而实现具有更加增强与增韧效果的复合材料组织结构。单层石墨烯或多层石墨烯(石墨片)具有优异的电学、热学及力学性能,且化学性能稳定,成为复合材料的理想增强体。目前在金属中添加石墨烯或石墨片增强相的方法主要有球磨和湿混法,但都存在生产效率低,容易引入杂质的问题,在后期的粉末冶金中也很难改善增强相在金属基体中的分布状态。等离子辅助化学气相沉积是在低压化学气相沉积进行的同时,利用辉光放电产生的等离子体对沉积过程进行调控,具有沉积温度低、速率高的特点,容易获得均匀、质量高的薄膜。目前利用该种等离子辅助化学气相沉积的方法在金属粉末表面沉积石墨片,该方法制备的金属基复合粉末表面包覆的石墨片与金属基体的结合力强。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,其目的是不仅使三维介观尺度强化相在金属中能够均匀分散,而且使强化相与金属基体具有良好的界面结构和结合力,从而保证强化相增强增韧金属的目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:该种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,其特征在于:该方法的步骤如下: ...
【技术保护点】
1.一种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,其特征在于:该方法的步骤如下:步骤一、将金属或合金粉末进行超声波清洗烘干后转移到石墨坩埚里,然后将坩埚放入等离子体化学气相沉积真空装置炉管正中间,将该装置抽真空至不低于1×10‑2Pa后通入甲烷气体,甲烷气体流量为20sccm~40sccm,调节抽真空速度控制装置内压强为100Pa~500Pa,然后开动射频源,射频源功率为100W~400W,同时加热并升温到400℃~800℃,进行石墨片沉积,沉积时间为10min~120min,沉积结束后关闭射频源,停止通入甲烷气体,通入氩气,在氩气气氛下冷却至室温,制备出原位生长的的具有介观尺度的石墨片/金属基复合材料粉末;步骤二、将步骤一制备的石墨片/金属基复合材料粉末进行致密化成形;步骤三、将步骤二得到的致密化成形后的石墨片/金属基复合材料放入炉子进行固溶时效热处理,得到添加介观尺度三维强化相的金属基复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,其特征在于:该方法的步骤如下:步骤一、将金属或合金粉末进行超声波清洗烘干后转移到石墨坩埚里,然后将坩埚放入等离子体化学气相沉积真空装置炉管正中间,将该装置抽真空至不低于1×10-2Pa后通入甲烷气体,甲烷气体流量为20sccm~40sccm,调节抽真空速度控制装置内压强为100Pa~500Pa,然后开动射频源,射频源功率为100W~400W,同时加热并升温到400℃~800℃,进行石墨片沉积,沉积时间为10min~120min,沉积结束后关闭射频源,停止通入甲烷气体,通入氩气,在氩气气氛下冷却至室温,制备出原位生长的的具有介观尺度的石墨片/金属基复合材料粉末;步骤二、将步骤一制备的石墨片/金属基复合材料粉末进行致密化成形;步骤三、将步骤二得到的致密化成形后的石墨片/金属基复合材料放入炉子进行固溶时效热处理,得到添加介观尺度三维强化相的金属基复合材料。2.根据权利要求1所述的在金属中添加介观尺度三维强化相的方法,其特征在于:步骤一中所述金属或合金粉末为铜或铜合金粉末、镍或镍合金粉末、钛或钛合金粉末,粉末的形状为球形或片...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈冬生,周海涛,刘大博,罗飞,田野,罗炳威,祁洪飞,
申请(专利权)人:中国航发北京航空材料研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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