一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112593111A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011437941.3(22)申请日2020.12.11(71)申请人迈特李新材料（深圳）有限公司地址518118广东省深圳市坪山区坪山街道和平社区兰金四路19号华瀚科技工业园厂房2栋106(72)发明人刘伟清池元清(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人颜希文(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图1页(54)发明名称一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料及其制备方法。本发明通过用糖作为粘结剂来制备糖碳盐混合固体，并以该糖碳盐混合固体为反应速度控制媒介，在第一基体熔体中原位合成尺寸可控的碳化物纳米颗粒，碳化物纳米颗粒的平均尺寸可控在100nm以下。所得碳化物纳米颗粒与铝熔体润湿性良好，在基体中分散均匀。本发明生产成本非常低，易于工业化生产，能够在生产过程中实现除渣除气等一系列工艺。CN112593111ACN112593111A权利要求书1/1页1.一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将盐A、碳源、阳离子源以及糖混合均匀，加热使所述糖熔化，冷却，得到第一混合固体；将纯铝完全熔化得到铝液，在铝液表面加盐B，待盐B完全熔化后加入所述第一混合固体进行反应，得到含碳化物纳米颗粒的铝液；(2)将所述含碳化物纳米颗粒的铝液进行浇铸，得到碳化物纳米颗粒增强纯铝复合材料铸锭；(3)所述碳化物纳米颗粒增强纯铝复合材料铸锭即为所述碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料；或者将所述碳化物纳米颗粒增强纯铝复合材料铸锭重新熔化后，按照目标铝合金的成分配料，加热合金化，冷却，得到所述碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料中，碳化物纳米颗粒的质量含量在50％以下，平均粒径在100nm以下。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子源中的阳离子元素的总质量与所述步骤(1)所用纯铝的质量的比值小于0.4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源和所述糖提供的总碳量为理论上所需总碳量的1.1～1.7倍，所述碳源和所述糖的质量比为碳源：糖＝0.5～1:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐A与所述步骤(1)所用纯铝的质量比为盐：纯铝＝0.15～0.8:1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐B与所述步骤(1)所用纯铝的质量比为盐：纯铝＝0.02‑0.05:1。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐A和所述盐B分别选自氟化盐、氟铝酸盐、氯化盐、氯铝酸盐中的至少一种；所述碳源为活性炭、石墨、金刚石、碳纳米管、碳单质、氧化石墨烯、石墨烯、沥青、木材、糖中的至少一种；所述阳离子源为钨源、钛源、硅源、硼源、锆源、铬源中的至少一种，所述阳离子源为单质、氧化物或盐；所述糖包括白糖、蔗糖、葡萄糖中的至少一种。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，制备第一混合固体时的加热温度为120‑300℃，使纯铝完全熔化的温度为700℃‑1200℃，反应温度为750‑1200℃，反应时间为0.5‑12h。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在浇铸之前，先去除所述含碳化物纳米颗粒的铝液上层的残留反应物、熔盐及表层杂质，再精炼除气；所述步骤(3)中，在进行冷却之前，先进行精炼除气。10.如权利要求1‑9任一项所述的制备方法制得的碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料。2CN112593111A说明书1/8页一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及金属基复合材料，复合材料加工铸造、焊接材料及增材制造材料技术领域，具体涉及一种碳化物纳米颗粒改性的铝基纳米复合材料及其制备方法。背景技术[0002]陶瓷纳米颗粒已经被证实可以全面提升金属材料的综合性能。较为常用的陶瓷增强相有氧化物(氧化铝、二氧化硅等)、氮化物(氮化铝，氮化钛等)、碳化物(碳化钛、碳化硅等)以及硼化物(二硼化钛、碳化硼等)。其中碳化物作为一种常用的铝合金增强材料，与铝基体浸润性优秀，加入后可以有效改善铝合金的微观组织结构(细化晶粒，细化二次相)从而改善其铸造，焊接性能。碳化物纳米颗粒是制备高强铝合金焊丝、铸造航空铝材以及制造增材的优良增强相。纳米颗粒增强的金属基复