[发明专利]一种纳米晶铝材料及其应用

说明书

本发明公开一种纳米晶铝材料及其应用，属于纳米晶及金属材料的轧制技术领域。所述纳米晶铝材料是选择普通工业铝材料，按如下步骤操作制备：1)热轧；2)高温退火，温度在310～320℃范围内，时间为2～5小时；3)深度冷轧，冷轧变形度为80‑85％，获得纳米晶铝材料。本发明纳米晶铝材料与现有普通铝材料及纳米晶铝材料相比，由于纳米晶铝的高强度、耐均匀腐蚀和耐点腐蚀能力的提高，可将其应用于铝材料的各个行业，如电器产品的铝支架和铝壳体，也可以制备成纳米晶铝制厨具和餐具，与现有的铝制厨具相比，纳米晶铝制厨具具有重量减轻(变薄)、Al离子溶出减小(耐均匀腐蚀性能提高)和使用寿命提高和减少穿孔的特点。

技术领域

本发明涉及纳米晶及金属材料的轧制技术领域，具体涉及一种纳米晶铝材料及其应用，所制备的纳米晶铝材料可用于制备铝纳米晶铝厨具。

背景技术

铝和铝合金在航空(如飞机、宇宙飞船和各种卫星)、建筑材料、汽车工业及日常用品等领域中应用极为广泛。铝制炊具具有重量轻、传热快，使用方便等特点。但由于铝质地软、熔点低，易与其它物质发生化学反应，使用时存在诸多弊端。如：1、盛放食物或水不要过夜，用后及时洗净。食物与铝器皿接触时间过长，铝会部分地进入食物，人体食进铝后，容易有大脑衰老等症，故铝制品勿做存放食物的器皿使用。2、铝制品使用时间长，则会因为表面氧化及吸附油污造成表面发暗，失去原有光泽，食物也会腐蚀铝锅；3、铝制炊具使用时间过久或用砂灰揩擦清洁时，它的保护层—氧化铝膜被破坏，从而造成铝器表面粗糙，降低其使用期限；在用铝制品蒸煮食物时，锅开后不要突然冷却，以免缩短其使用寿命。铝炊具由于存在以上问题而大大影响其市场占有率。

纳米晶材料是近年来备受关注的一类先进材料，目前的研究热点是如何使其成为工业应用的选择。目前制备的纳米晶铝材料虽然抗拉强度有所提高，但还存在塑性较差(延伸率小于8％)、稳定性差以及抗腐蚀能力有待提高等问题，以致于在上述领域中，纳米晶铝材料仍然无法应用。

发明内容

为了克服现在技术中的不足不处，本发明的目的是提供一种纳米晶铝材料及其应用，本发明制备纳米晶铝的原材料选择范围广、方法简单、适宜产业化要求，能够制备大尺寸样品，所制备的纳米晶铝材料在具备优异抗拉强度的同时，还有较好塑性以及抗腐蚀能力。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种纳米晶铝材料，该纳米晶铝材料是以普通工业铝作为原材料，按如下步骤操作制备：1)热轧；2)高温退火：退火温度在310～320℃范围内，退火时间为2～5小时；3)深度冷轧：冷轧变形度为80～85％；获得纳米晶铝材料。

经上述方法制备的纳米晶铝材料，由于纳米晶铝的高强度、耐均匀腐蚀和耐点腐蚀能力(含有氯离子水溶液)的提高，可将其应用于制备纳米晶铝制厨具，与现有的铝制厨具相比，纳米晶铝制厨具具有重量减轻(变薄)、Al离子溶出减小(耐均匀腐蚀性能提高)和使用寿命提高和减少穿孔(耐点腐蚀能力提高)的特点。

本发明具有如下优点：

1.原料的选择范围广。本发明打破了R.Z.Valiev的用传统工艺不能做成纳米晶材料的看法。本发明适用常规压延方法，它克服了其他工艺带来的一些问题，如粉末工艺的稳定性，压结致密度等。

2.能做大的尺寸样品，适宜产业化要求。采用本发明用常规热处理、热轧和冷轧生产出的样品尺寸可满足用户所需(仅与使用的轧钢机有关)。样品大小可做标准拉伸性能实验。

3.本发明制备的纳米晶铝材料与现有普通铝材料及纳米晶铝材料相比，2-120K温度范围内，纳米晶铝的定压比热(520～711J/kg.K)小于普通铝的定压比热(0-200J/g.K)，纳米晶铝的线膨胀系数为(1.15～1.82)×10–5/K。纳米晶铝在0.25mol/L HCl溶液中的腐蚀速度(浸泡1天)为普通铝的三分之一。纳米晶铝耐点蚀性能提高。

附图说明