[发明专利]一种改性纳米粉末冶金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性纳米粉末冶金材料的制备方法，步骤如下：球形铜粉在Ar气保护下，添加硬脂酸作为助剂，球磨获得椭球型铜粉；球形铝粉通过在乙醇溶剂中搅拌球磨，干燥获得片状铝粉；椭球型铜粉、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝在三维粉末混料机中混合使四相均匀混合，球磨获得混合粉末；混合粉末压制成圆柱；真空烧结；降温，挤压获得致密的冶金棒材；冶金棒材固溶，水淬；将材料表面进行涂黑处理，置于激光处理平台上，采用宽带扫描转镜系统对粉末冶金材料进行热处理即得。采用椭球型铜粉、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝复合而成，利用各成分特殊的结构，特殊的性能，形成互补，增加力学性能。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料领域，具体涉及一种改性纳米粉末冶金材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，特别是航天和核能利用等新技术的发展，对材料提出越来越高的要求。要求材料强度和刚度高、耐腐蚀，并能耐一定高温，在温度较剧烈变化时有较高的化学和尺寸稳定性，金属基复合材料因具有优异的物理和力学性能而成为近年来高技术新材料研究发展的重要领域。

传统的单一金属材料力学性能与强韧性互相制约无法完全满足当前的工业应用需求，近年来，颗粒增强复合材料凭借其优异的力学性能、耐蚀性和高性价比，成为用于生产金属产品的理想材料。颗粒增强金属材料的主要制备方法有：搅拌铸造法、喷射成型法、压力浸渗法和粉末冶金法等。其中，粉末冶金法工艺灵活、可设计性强能实现基体与增强颗粒的良好复合，减少颗粒分布不均、成分偏析和消除粗大的铸造组织等，是制备高性能复合金属材料的重要手段。

发明内容

要解决的技术问题：本发明采用椭球型铜粉、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝复合而成，利用各成分特殊的结构，特殊的性能，形成互补，增加力学性能。

技术方案：一种改性纳米粉末冶金材料，由椭球型铜粉、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝复合而成。

一种改性纳米粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：球形铜粉在Ar气保护下，添加5wt％的硬脂酸作为助剂，利用行星球磨在420-440r/min下球磨10h获得椭球型铜粉；

步骤2：球形铝粉通过在乙醇溶剂中搅拌球磨，在100r/min下搅拌球磨4h后，在真空环境，70℃下干燥获得片状铝粉；

步骤2：椭球型铜粉、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝在三维粉末混料机中混合3-4h使四相均匀混合，在Ar气氛下利用行星球磨机，在420-440r/min下球磨15min获得混合粉末；

步骤3：混合粉末在500MPa下压制成直径为40mm的圆柱；

步骤4：在500-570℃下真空烧结1.5-2h；

步骤5：降温至450-475℃，挤压获得致密的冶金棒材；

步骤6：冶金棒材在530℃下固溶3h，水淬；

步骤7：将材料表面进行涂黑处理，置于激光处理平台上，采用宽带扫描转镜系统对粉末冶金材料进行热处理即得。

优选的，所述铜片状粉末、片状铝粉、纳米银修饰碳纳米管阵列和碳化铝的质量比为：(3-5):90:(1-3):(2-5)。

优选的，所述纳米银修饰碳纳米管阵列的制备方法：

(1)将6g硝酸银溶于30mL蒸馏水和6mL浓氨水中，得到银氨络合物溶液；

(2)将1.5g琥珀酸溶于200mL蒸馏水和15mL浓氨水中，得到琥珀酸水溶液；

(3)将银氨络合物溶液与琥珀酸水溶液混合均匀，常温下，向上述混合溶液逐滴滴加硼氢化钠溶液，滴加完成后再搅拌1h，得纳米银胶体；

(4)将碳纳米管阵列浸渍其中，搅拌30min；

(5)再加入磷酸，调节其pH＝4～6，反应1h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，烘干即得纳米银修饰碳纳米管阵列。

优选的，所述硼氢化钠与硝酸银的摩尔比为4。

优选的，所述步骤(5)磷酸与步骤(3)的纳米银胶体的体积比为：1:4。