[发明专利]一种铜碳纳米管复合粉末增强镁铜基非晶复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜碳纳米管复合粉末增强镁铜基非晶复合材料的制备方法，属于金属合金复合材料技术领域。本发明将乙酸铜溶解于去离子水得到乙酸铜水溶液，加入碳纳米管分散液并混合均匀得到前驱液；前驱液经喷雾热解法得到Cu单质/碳纳米管复合粉末；将Mg粉、Cu粉、Y粉、Cu单质/碳纳米管复合粉末进行低能球磨混合，得到铜碳纳米管复合粉末‑镁铜基非晶复合粉，再压制成块体，将块体置于温度为600~1000℃的感应压铸炉中熔炼15~25s，再在压力为1~10Mpa的条件下压铸成型，即得铜碳纳米管复合粉末增强的镁铜基非晶复合材料。本发明方法制备的镁铜基非晶复合材料，相比较于纯Mg基非晶合金具有较高的玻璃形成能力。

技术领域

本发明涉及一种铜碳纳米管复合粉末增强镁铜基非晶复合材料的制备方法，属于金属合金复合材料技术领域。

背景技术

自1991年碳纳米管 (CNTs)被日本的电子显微镜专家饭岛发现以来，CNTs就以其优异的性能迅速成为科学研究领域的热点。在973K以下温度，基本不发生变化，高的弹性模量，可达1.8 TPa；强度是钢强度的100倍，同时具有很好的变形性能，其弹性应变可达5％，约为钢的60倍，而其密度只有1.35g/cm3，为钢的六分之一，而且碳纳米管有优于其他纤维的韧性。很高的长径比，一般为100～1000，最高可达l000-10000。正因为以上的特性，使得CNTs被寄予厚望作为复合材料的增强相，而且CNTs还具有半径小、表面积大、不易与金属基体反应形成脆性界面、耐高温和耐腐蚀性等优点。因此CNTs有望成为最具前景的复合材料增强相。

中国专利CN102650027A公开了一种制备碳纳米管增强的铁基非晶合金热喷涂层及方法，其方法是采用气体雾化法制备Fe基非晶粉末，再与碳纳米管混合，经机械球磨进行粒子重构，得到铁基非晶—碳纳米管复合粉，然后对喷涂基底表明预处理，进行热喷涂加工。该涂层，碳纳米管与铁基非晶结合良好，但是气体雾化法制备Fe基非晶粉末，合金粉末的粒径随着雾化气压的增加、导流管直径的减小和过热度的增加而逐渐降低.随着粉末粒径的减少,合金粉末的组织结构发生了转变，最终得到特定粒径粉末的完全非晶态。雾化过程中适当的细粉率控制较难，合适的粒径调控较复杂，组织结构转变不易控制。

中国专利CN104630662A公开了一种碳纳米管增强镁镍基非晶复合材料及其制备方法，其方法是用电弧炉制备镁镍基非晶，再与碳纳米管混合，经机械球磨进行粒子重构，得到镁镍基非晶—碳纳米管复合粉，再经压铸得到碳纳米管增强的镁镍基块体非晶复合材料。该复合材料，非晶形成能力得到提高，强韧性也得到改善，但是该方法需要先制备中间合金，再添加金属Mg制备母合金，敲碎后球磨，工艺复杂，工程繁琐，耗时耗力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种铜碳纳米管复合粉末增强镁铜基非晶复合材料的制备方法，通过向镁铜基非晶合金中添加单质Cu和碳纳米管复合粉末，来提高镁铜基非晶合金的玻璃形成能力，从而获得强度和韧性较高的非晶复合材料。

一种铜碳纳米管复合粉末增强镁铜基非晶复合材料的制备方法，具体步骤为：

（1）在搅拌条件下，将乙酸铜溶解于去离子水得到乙酸铜水溶液，然后加入碳纳米管分散液并混合均匀得到前驱液；在温度为400~500℃、还原气体氛围条件下，前驱液经喷雾热解法得到Cu单质/碳纳米管复合粉末；

（2）分别将金属Mg、Cu、Y打磨、超声清洗、真空干燥、研磨得到Mg粉、Cu粉、Y粉，将Mg粉、Cu粉、Y粉、步骤（1）所得Cu单质/碳纳米管复合粉末进行低能球磨混合，得到铜碳纳米管复合粉末-镁铜基非晶复合粉；

（3）在压力为0.5~1Mpa的条件下，将步骤（2）所得铜碳纳米管复合粉末-镁铜基非晶复合粉压制成块体，将块体置于温度为600~1000℃的感应压铸炉中熔炼15~25s，再在压力为1~10 Mpa的条件下压铸成型，即得铜碳纳米管复合粉末增强的镁铜基非晶复合材料；