[发明专利]一种低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法

说明书

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法。该方法首先利用多个送粉器独立输送不同种类的粉末到喷枪前端混合，采用冷喷涂的方法将混合粉末喷射到基体上形成金属基复合材料。随后将喷涂态的金属基复合材料进行热处理，改善复合材料性能。该方法可以通过调节送粉器的出粉速度，快速改变复合材料的组成，从而实现以Al2O3、SiC、B4C、TiC、Si等颗粒增强的Al、Ti、Ni、Cu等基的金属基复合材料的高通量制备。

技术领域：

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法。

背景技术：

高通量合成制备，即在一次实验中完成多组分目标材料体系制备，使制备具有高效性、系统性和一致性。其不但可以快速地提供有价值的研究成果，直接加速材料的筛选和优化，而且可以为材料模拟计算提供海量的基础数据和实验验证，使计算模型得到优化、修正。随着中国材料科技的快速发展和材料基因组方法在研发中不断被广泛采用，高通量制备技术的重要性将日益彰显。

目前，制备金属基复合材料的主要方法有搅拌铸造法、粉末冶金法、液态浸渗法、喷射沉积法等。以上制备金属基复合材料的方法普遍存在工艺复杂的问题，无法实现金属基复合材料的高通量制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，快速制备不同组分的金属基复合材料，加速金属基复合材料的筛选和优化。

本发明的技术方案如下：

一种低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，包括以下步骤：

(1)调节不同送粉器的出粉速度，控制混合粉末：金属粉末和增强相粉末的组成；

(2)采用冷气动力喷涂将混合粉末直接喷涂到基体上，制备出块体金属基复合材料；

(3)对制备的复合材料进行热处理，改善其力学性能。

所述的低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，步骤(1)中的金属粉末为Al、Ti、Ni或Cu，增强相粉末为Al2O3、SiC、B4C、TiC或Si。

所述的低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，步骤(1)中的混合粉末中增强相粉末的含量为5～70wt.％。

所述的低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，步骤(2)中冷气动力喷涂的操作条件为温度100～600℃，压力0.8～3.0MPa，喷涂距离5～40mm。

所述的低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，步骤(2)中制备出的金属基复合材料，增强相种类≥1种，增强相的含量为5～50wt.％。

所述的低温固态下颗粒增强金属基复合材料的高通量制备方法，步骤(3)中的热处理条件为温度100～800℃，保温时间为1～8h。

本发明的设计思想是：

本发明方法首先利用多个送粉器独立输送不同种类的粉末到喷枪前端混合，采用冷喷涂的方法将混合粉末喷射到基体上形成金属基复合材料。随后将喷涂态的金属基复合材料进行热处理，改善复合材料性能。该方法可以通过调节送粉器的出粉速度，快速改变复合材料的组成，从而实现以Al2O3、SiC、B4C、TiC、Si等颗粒增强的Al、Ti、Ni、Cu等基的金属基复合材料的高通量制备。