仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及金属基复合材料技术领域，具体是仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料及制备方法。本发明专利技术采用致密化温度低且可控的累积叠扎技术，先将表面均匀吸附纳米相的微米陶瓷增强体颗粒涂覆于金属薄片的表面，然后堆叠铆接获得复合板并进行相应的处理，最后通过低温的累积叠轧技术实现复合板的致密化和增强体在基体中的均匀分布。通过轧制道次和轧制温度的控制，获得叠层尺度和界面结构可控的基体为仿珍珠层结构的高强韧、多功能颗粒增强体金属基复合材料。

Particle Reinforced Metal Matrix Composite Matrix Imitating Pearl Layer Structure and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of metal matrix composites, in particular to particle reinforced metal matrix composites mimicking a pearl layer structure matrix and a preparation method thereof. The invention adopts a low densification temperature and controllable accumulative stacking technology. Firstly, micron ceramic reinforcement particles with uniformly adsorbed nanophase on the surface of metal sheets are coated, then the composite plate is obtained by stacking riveting and processed accordingly. Finally, the densification of composite plate and the uniform distribution of reinforcement in the matrix are realized by low temperature accumulative stacking rolling technology. By controlling rolling pass and rolling temperature, high strength, toughness and multi-function particle reinforced metal matrix composites with controllable laminated scale and interface structure were obtained.

【技术实现步骤摘要】
仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料及制备方法
本专利技术涉及金属基复合材料
，具体是仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料及制备方法。
技术介绍
颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)具有高比强度、比模量以及高导热、低膨胀、高耐磨、中子吸收等功能，在航空、航天、汽车、机械、电子和核工业等领域得到了广泛的应用。然而，PRMMCs由于高强度、高模量、多功能的微米级陶瓷增强体颗粒的引入，使复合材料在服役过程中极易产生应力集中、导致裂纹产生并快速扩展，显著降低塑韧性、使其成形性能和服役安全性受限。反观自然，“适者生存”的法则使自然界中许多生物材料演变出近乎完美的结构与性能。以贝壳珍珠层为例：其是由95vol.％碳酸钙(文石片)和5vol.％有机质组成，碳酸钙以多层叠合的形式排列，有机质填充在层间，形成“砖-泥”结构，这种结构能对文石片在力作用下产生的裂纹进行偏转、桥接和钝化，从而使贝壳珍珠层与单一文石片相比，韧性提高了约2～3个数量级。因此，以高性能的碳纳米增强相(如：氧化石墨烯(GrO)、石墨烯(Gr)、碳纳米管(CNT)、纳米碳纤维)为“砖”引入PRMMCs的基体中，获得基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，将表面均匀吸附纳米相的微米陶瓷增强体颗粒均匀涂覆于金属薄片的表面，烘干后将被涂覆的金属薄片堆叠铆接获得复合板并进行相应的处理，最后通过低温的累积叠轧技术实现复合板的致密化和增强体在基体中的均匀分布，获得叠层尺度和界面结构可控的基体为仿珍珠层结构的PRMMCs；其中叠层厚度为0.2nm～500μm可调，界面选择性实现冶金结合、冶金‑机械过度结合和机械结合三种方式，以获得高强高韧的基体为仿珍珠层结构的颗粒增强金属基复合材料。

【技术特征摘要】
1.仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，将表面均匀吸附纳米相的微米陶瓷增强体颗粒均匀涂覆于金属薄片的表面，烘干后将被涂覆的金属薄片堆叠铆接获得复合板并进行相应的处理，最后通过低温的累积叠轧技术实现复合板的致密化和增强体在基体中的均匀分布，获得叠层尺度和界面结构可控的基体为仿珍珠层结构的PRMMCs；其中叠层厚度为0.2nm～500μm可调，界面选择性实现冶金结合、冶金-机械过度结合和机械结合三种方式，以获得高强高韧的基体为仿珍珠层结构的颗粒增强金属基复合材料。2.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米相为石墨烯(Gr)、氧化石墨烯(GrO)、碳纳米管(CNT)、纳米碳纤维中的一种或多种；其中，纳米相含量为复合材料总质量的0.01～5wt.％；所述的微米陶瓷增强体颗粒为B4C、SiC、Al2O3、TiB2、ZrB2、金刚石中的一种或多种；依复合材料结构性能和功能特性的需求，微米陶瓷增强体颗粒含量为复合材料总质量的2～50vol.％。3.如权利要求1所述的仿珍珠层结构基体的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的表面均匀吸附的步骤为：1.首先将微米陶瓷增强体颗粒放入浓度为1～5wt.％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，在微米陶瓷增强体颗粒表面均匀包覆一层PVA并抽滤获得表面包覆PVA的微米陶瓷增强体颗粒；2.将表面包覆有PVA的微米陶瓷增强体颗粒放入含去离子水的容器中，并采用化学滴定的方法向容器中滴入包含纳米相的溶液，依靠PVA的羟基(-OH)与纳米相的羧基(-COOH)之间的化学结合，以及PVA的粘性与微米陶瓷增强体颗粒之间粘结...

【专利技术属性】
技术研发人员：怯喜周，黄烁铭，赵玉涛，陈刚，许晓静，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32