一种金属复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种金属复合材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种金属复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种金属复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]金属材料是指具有光泽
、
具有延展性
、
容易导电
、
传热等性质的材料
。
金属材料是一种重要的材料，其具备良好的机械性能，导热性能，导电性能，且性价比较高，广泛应用于航空航天
、
原子能
、
电化学
、
石油化工
、
冶金
、
机械
、
建筑
、
医药
、
环保
、
计算机等诸多领域，金属材料的应用领域涵盖生活的方方面面
。
[0003]近年来，随着社会的发展和科技的进步，人们对金属材料的性能提出了更高要求：例如，希望已有的金属材料能够最大限度地提高质量，产生最大的效益；扩展金属材料新的性能，使其能够适应更高的应用需求，例如希望金属材料能够兼具高力学性能
(
例如强度
)
与高其他物理性能
(
例如塑性
、
导电性
、
导热性
)。
然而，本领域技术人员公知，金属材料的力学性能
(
例如强度
)
与其他物理性能
(
例如塑性
、
导电性
、
导热性
)
就像鱼与熊掌一样，两者存在相互制约的关系，不可兼得
。
具体而言，在提高金属材料的强度的同时，通常会伴随着其他物理性能
(
例如塑性
、
导电性
、
导热性
)
的显著下降
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种金属复合材料及其制备方法，以解决上述金属材料的力学性能
(
例如强度
)
与其他物理性能
(
例如塑性
、
导电性
、
导热性
)
不能兼具的技术问题
。
[0005]第一个方面，本专利技术提供一种金属复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]于保护气体气氛下向液态金属中加入纳米颗粒，随后铸造成坯，并进行后处理，液态金属中，所述纳米颗粒之间的界面势垒大于十倍纳米颗粒的布朗热运动能量，且纳米颗粒之间的范德华势井能大于纳米颗粒的布朗热运动能量
。
[0007]可选地，加入纳米颗粒之后
、
铸造成坯之前，所述制备方法还包括：层流搅拌
。
[0008]可选地，所述层流搅拌过程中，使搅拌所采用的搅拌器上下往复同步运动
。
[0009]可选地，所述保护气体选自氮气
、
氩气
、
氦气和氖气中的至少一种
。
[0010]可选地，所述层流搅拌过程中，使搅拌所采用的搅拌器上下往复同步运动
。
[0011]可选地，在所述金属的熔点温度下，所述纳米颗粒不熔化，且在所述金属的熔点温度下，所述纳米颗粒与金属液体不发生化学反应
。
[0012]可选地于，所述纳米颗粒的粒径为
10
‑
200nm
，优选为
30
‑
150nm。
[0013]可选地，所述纳米颗粒选自纳米碳族化合物颗粒
、
纳米氮族化合物颗粒和纳米氧化合物颗粒中的至少一种
。
[0014]可选地，所述纳米颗粒与液态金属的体积比为1‑
20
：
100
，优选为5‑
20
：
100。
[0015]可选地，所述后处理包括热处理
。
[0016]第二个方面，本申请还提供如上所述的制备方法制得的金属复合材料
。
[0017]如上所述，本专利技术的金属复合材料及其制备方法，具有以下有益效果：
[0018]本专利技术通过层流搅拌的方式，制得呈双峰结构的金属复合材料，进而通过双峰结构的“背应力”强化
/
硬化效应
(
具体为：金属复合材料内部由两级尺寸的晶粒构成，这些微观结构单元带来强度
(
软硬
)
的差异
。
由于强度在空间上的差异，在金属复合材料变形过程中，这些软
‑
硬单元之间会产生极大的应变不协调
。
这样，会在软
‑
硬单元域之间产生很大的“背应力”。
通常情况下，软单元提供变形，硬单元提供强度
)
，使金属复合材料能够兼备力学性能和其他物理性能，从而实现力学性能
(
例如强度
)
与其他物理性能
(
例如塑性
、
导电性
、
导热性
)
的完美匹配，规避了强度延展性悖论
。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的原理图；
[0020]图2为实施例1制得的铜基复合材料的电镜图；
[0021]图3为对比例1制得的铁基复合材料的电镜图；
[0022]图4为对比例2制得的铁基复合材料的电镜图
。
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实例对本专利技术进行进一步的说明，但需要指出的是本专利技术的实施例中所描述的具体的物料配比
、
工艺条件及结果等仅用于说明本专利技术，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡是根据本专利技术的精神实质所作的等效变化或修饰，都应该涵盖在本专利技术的保护范围内
。
[0024]本专利技术提供一种本专利技术提供的制备方法，该制备方法包括：
[0025]于保护气体气氛向液态金属中加入粒径为
10
‑
200nm
的纳米颗粒，纳米颗粒与液态金属的体积比为1‑
20
：
100
；层流搅拌，层流搅拌过程中，使搅拌所采用的搅拌器上下往复同步运动随后铸造成坯，并进行后处理，后处理包括热处理；
[0026]在金属的熔点温度下，纳米颗粒不熔化，且在金属的熔点温度下，纳米颗粒与金属液体不发生化学反应；
[0027]纳米颗粒选自纳米碳族化合物颗粒
、
纳米氮族化合物颗粒和纳米氧化合物颗粒中的至少一种
。
[0028]液态金属中，纳米颗粒之间的界面势垒
Wbarrier
大于十倍纳米颗粒的布朗热运动能量
(
即
10kT)
，且纳米颗粒之间的范德华势井能
Wvdw
大于纳米颗粒的布朗热运动能量
kT
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：于保护气体气氛下向液态金属中加入纳米颗粒，随后铸造成坯，并进行后处理，液态金属中，所述纳米颗粒之间的界面势垒大于十倍纳米颗粒的布朗热运动能量，且纳米颗粒之间的范德华势井能大于纳米颗粒的布朗热运动能量
。2.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气体选自氮气
、
氩气
、
氦气和氖气中的至少一种
。3.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加入纳米颗粒之后
、
铸造成坯之前，所述制备方法还包括：层流搅拌
。4.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述层流搅拌过程中，使搅拌所采用的搅拌器上下往复同步运动
。5.
如权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐诗鑫，张芝民，刘志威，邓敖，于智成，朱科，冯科，
申请(专利权)人：中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：