[发明专利]一种非晶合金复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非晶合金复合材料，包括以重量百分含量计的如下原料制备而成：非晶合金材料97‑99.9％，混酸改性碳纳米管0.1‑3％；其中，所述混酸改性碳纳米管由重量比为1:10‑20的碳纳米管和混酸制备而成。本发明还公开了一种非晶合金复合材料的制备方法和应用。本发明的方法采用混酸氧化法对碳纳米管进行化学改性，能够改善碳纳米管在非晶合金材料中的分散性、提高碳纳米管与非晶合金材料之间的结合力；采用该方法制备得到的非晶合金复合材料具有良好的韧性和塑性变形能力，同时具有微观组织均匀、界面结合良好的特点。

技术领域

本发明涉及一种非晶合金材料，尤其涉及一种非晶合金复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

非晶合金材料具有高的比强度、比模量、较高的硬度、耐磨及耐腐蚀性，已经在航空航天、汽车运动产品等领域获得应用并引起越来越多的关注。但是由于非晶合金不具备塑性变形，其到达弹性极限后及失效断裂的特性也限制了其应用范围。针对此情况已有大量的研究工作来提高非晶合金的塑形指标，如通过成分调节生成内生强化相、表面应力处理、表面涂层等方式，但是效果都不理想。

碳纳米管具有独特的结构和优异的物理、化学性能(其杨氏模量可达1-1.8TPa，抗拉强度可达150GPa，密度可达1.2-1.8g/cm³，热膨胀系数几乎为零，同时还具有良好的韧性和塑性变形能力)，其综合性能远优于目前存在的颗粒或纤维，是复合材料的一种理想增强体。然而，碳管比表面积大、表面能高，它们之间常以范德华力吸附在一起(相互接触的碳纳米管之间的范德瓦尔斯结合能约为500eV/μm)形成团聚体；此外，碳管表面惰性大，缺少活性基团，在各种溶剂中的溶解度都很低，这就对其在基体中的分散以及它们与金属间的界面结合带来很大困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种非晶合金复合材料，它具有良好的韧性和塑性变形能力，同时具有微观组织均匀、界面结合良好的特点。

本发明的目的之二在于提供一种非晶合金复合材料的制备方法，该方法能够改善碳纳米管在非晶合金材料中的分散性、提高碳纳米管与非晶合金材料之间的结合力；采用该方法制备得到的非晶合金复合材料具有良好的韧性和塑性变形能力，同时具有微观组织均匀、界面结合良好的特点。

本发明的目的之三在于提供一种非晶合金复合材料的应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种非晶合金复合材料，其特征在于，包括以重量百分含量计的如下原料制备而成：非晶合金材料97-99.9％，混酸改性碳纳米管0.1-3％；其中，所述混酸改性碳纳米管由重量比为1:10-20的碳纳米管和混酸制备而成。

进一步地，所述混酸包括浓硫酸和浓硝酸，浓硫酸和浓硝酸的体积比为4:1-1.5。

进一步地，所述碳纳米管的直径为10-100nm，长度为2-80μm。

进一步地，所述非晶合金材料为锆基非晶合金、钛基非晶合金、铝基非晶合金中的一种。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种非晶合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

混酸改性碳纳米管的制备步骤：将配方量的碳纳米管加入配方量的混酸中，超声处理1-2h，然后加入等离子水清洗至中性，放入干燥箱内进行干燥，干燥完全后，得到混酸改性碳纳米管，备用；

球磨、压制步骤：将配方量的非晶合金材料与配方量的混酸改性碳纳米管装入球磨机的球磨罐中，通入液氮进行低温球磨；球磨结束后，将球磨罐打开静置，待液氮挥发后，得到干燥的混合粉末；然后将干燥的混合粉末压制成块，得到块状混合料；