文档介绍：金属基纳米复合材料制备工艺材料研 1203 石南起 Z1205020 金属基纳米复合材料是以金属及合金为基体, 以高性能的第二相为增强体, 与一种或几种金属或非金属纳米级增强体结合的复合材料, 因兼有金属和纳米相而具有独特的结构特征和物理、化学及力学性能,成为一种新兴的纳米复合材料和新型金属功能材料。 1. 金属基纳米复合材料的种类和基本性能(1 )相对于传统的金属材料来说,具有较高的比强度与比刚度; (2 )与聚合物基复合材料相比,它又具有优良的导电性与耐热性; (3 )与陶瓷基材料相比,它又具有高韧性和高冲击性能。 2. 金属基纳米复合材料的种类金属基复合材料是以金属为基体, 以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。因此, 对这种材料的分类既可按基体来进行、也可按增强体来进行。按增强体类型分为: 1. 颗粒增强复合材料; 2. 层状复合材料; 3. 纤维增强复合材料。按基体类型分为: 1. 铝基复合材料; 2. 镍基复合材料; 3. 钛基复合材料; 4. 镁基复合材料。按用途分为: 1. 结构复合材料; 2. 功能复合材料。 3. 金属基纳米复合材料性能特征金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。 A .高比强度、比模量 B. 良好的导热、导电性能 C .热膨胀系数小、尺寸稳定性好 D .良好的高温性能和耐磨性 E .良好的断裂韧性和抗疲劳性能 F .不吸潮、不老化、气密性好 4. 金属基纳米复合材料制备工艺的分类: (1) 固态法: 粉末冶金法、真空热压扩散结合、热等静压、超塑性成型/ 扩散结合、模压。(2 )液态法:液态浸渗、真空压铸、反压铸造、半固态铸造。(3 )喷射成型法:等离子喷涂成型、喷射成型。(4 )原位生长法。制备金属基纳米复合材料的具体方法有机械合金化法、熔融纺丝法、粉末冶金法、机械诱发自蔓延高温合成反应法、真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压法等。 A. 机械合金化法将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨, 制得纳米晶的预合金混合粉末, 为防止粉末氧化, 球磨过程中采用惰性气体保护; 球磨制得的纳米晶混合粉经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。在球磨过程中, 大量的碰撞现象发生在球粉末与磨球之间, 被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形, 使粉末反复的焊合和断裂。经过“微型锻造”作用, 元素粉末混合均匀, 晶粒尺度达到纳米级, 层状结构达到 1um 下,比表面积大大增加。由于增加了反应的接触面积,缩短了扩散距离,元素粉末间能充分进行扩散, 扩散速率对反应动力的限制减小, 而且晶粒产生高密度缺陷, 储备了大量的畸变能,使反应驱动力大大增加。 B. 高能球磨法 20 世纪 60 年代末, 美国首先用高能球磨法制备出氧化物弥散强化合金, 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动, 使研磨介质对原料进行强烈的撞击研磨和搅拌, 其粉碎为纳米级微粒的方法。采用高能球磨法,适当控制球磨条件可以制备出纯元素合金或纳米复合粉末,如再采用热挤压热等静压等技术加压可制成各种块体纳米材料制品。具有成本低,产量高,工艺简单易行等特点, 并能制备出常规方法难以获得的高熔点金属或合金的纳米微粒及纳米复合材料。缺点是能耗大, 粒度不够细, 粒径分布宽