CN101745639A - 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法 - Google Patents

非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101745639A
CN101745639A CN200810235777A CN200810235777A CN101745639A CN 101745639 A CN101745639 A CN 101745639A CN 200810235777 A CN200810235777 A CN 200810235777A CN 200810235777 A CN200810235777 A CN 200810235777A CN 101745639 A CN101745639 A CN 101745639A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
explosive
composite material
crystalline grains
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200810235777A
Other languages
English (en)
Inventor
王金相
杭逸夫
孙宇新
荣光
葛伟
张晓立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN200810235777A priority Critical patent/CN101745639A/zh
Publication of CN101745639A publication Critical patent/CN101745639A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，作为增强相的非晶粉末与铝基体粉末均匀混合后装在钢质内管中，在内管外设置有间隙的钢制外管，内管和外管上端设置锥形的PVC端塞以调整波形，内管和外管下端封闭，外管外包覆炸药，在顶部中心由雷管起爆，采用点起爆方式，炸药起爆后，在外管侧壁发生滑移爆轰，驱动外管打击内管，将粉末压实在一起，除去内、外管，可得块体非晶颗粒增强铝基复合材料。本发明可有效阻止炸药爆炸产生的热量作用于混合粉末，可有效降低粉末的整体温升，从而可保持增强相非晶颗粒的非平衡态特征；可根据需要在内管里设置钢垫层数一次性获得所需数目的块体复合材料；成本低廉。

Description

非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法
技术领域
本发明属于爆炸加工技术领域，特别是一种非晶颗粒增强铝基复合材料的双管爆炸压实制备方法。
背景技术
颗粒增强金属基复合材料广泛应用于航空航天领域的一些刚性、耐磨耐热部件以及电子工业和汽车工业等领域，颗粒增强金属基复合材料的低膨胀系数、较高的热导率和低密度在光学仪器和精密仪表等领域获得了应用。
近年来非晶材料因其在科学及工程上的重要性引起了广泛关注。与传统金属及合金相比，非晶材料具有高强度、高硬度及高的弹性应变极限，相对高的断裂韧性、抗疲劳及抗腐蚀性。非晶材料在复合材料中一项重要的应用就是作为增强相。非晶材料为金属成分，与陶瓷相比，与金属基体更相容并形成强的界面结合力，可有效改进基体材料的力学性能。因此非晶颗粒增强金属基复合材料成为目前的一个研究热点。
M.H.Lee等人对非晶增强金属基复合材料进行了第一次尝试。他们在Al的熔点温度以上通过浸渗的方法生产出了Ni39.2Nb20.6Ta40.2非晶带及颗粒均匀分布于Al合金基体中的复合材料(M.H.Lee，J.H.Kim，J.S.Park，W.T.Kim，D.H.Kim.Development ofNi-Nb-Ta metallic glass particle reinforced Al based matrix composites.Mater.Sci.Forum，2005，475(V)：3427-3430)。
P.Yu等人通过机械合金化的方法制备了Ni60Nb40的非晶粉末，继而又通过粉末冶金的方法加入到Al中，制得Al-30wt.％Ni60Nb40金属基复合材料(P.Yu，L.C.Zhang，W.Y.Zhang.et al.Interfacial reaction during the fabrication of Ni60Nb40 metallic glassparticles-reinforced Al based MMCs.Materials Science and Engineering A，2007，444(1-2)：206-213)。
Z.Zhang等通过把非晶Al85Ni10La5合金增强相加入到5083铝合金中合成了5083微晶铝/Al85Ni10La5复合材料(Zhihui Zhang，Bing Q.Han，David Witkin.et al，Synthesis ofNanocrystalline Aluminum Matrix Composites Reinforced with In Situ Devitrified Al-Ni-LaAmorphous Particles，Scr.Mater.，2006，54(5)：869-874)。
M.T.Stawovy等利用机械合金化的方法，将非晶铁与微晶钨的合金作为增强相加入到铁基中并随之进行压实制得了金属复合材料(M.T.Stawovy andA.O.Aning，Processingof Amorphous Fe-W Reinforced Fe Matrix Composites，Mater Sci Eng A，1998256(1-2)：138-143)。
国内尚无非晶颗粒增强金属基复合材料的相关报道。国外非晶颗粒增强金属基复合材料的制备通常采用机械合金化配合粉末冶金的方法，这种方法需要专门的设备，耗费较多的人力、物力及财力，制备成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非晶颗粒增强铝基复合材料的爆炸压实制备方法，它能够在保持非晶颗粒的非平衡态特征，同时有效地降低非晶颗粒增强金属基复合材料的制造成本，为非晶颗粒增强金属基复合材料在各个领域的广泛应用创造条件。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，作为增强相的非晶粉末与铝基体粉末均匀混合后装在内管中，在内管外设置有间隔的外管，内管和外管上端设置锥形的PVC端塞以调整波形，内管和外管下端封闭，外管被炸药包覆，在顶部中心由雷管起爆，采用点起爆方式，炸药起爆后，在外管侧壁发生滑移爆轰，驱动外管作为飞行管打击内管，将混合粉末压实在一起。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)在实现非晶颗粒增强相复合材料的爆炸压实的同时能防止非晶相材料的晶化现象；(2)在内管加置钢垫可有效消除马赫孔的产生且能根据需要设置钢垫层数以一次性获得所需数目的块体复合材料；(3)轴对称的加载结构能有效消除弯曲效应，防止产生宏观裂纹；(4)内、外管与下端塞的固连，以防止下端塞移位造成的边界效应。(5)采用爆炸压实一次性成功获得了非晶颗粒增强Al基复合材料，毋须专用生产设备，所用炸药也成本低廉，为这种材料的大规模生产创造了条件，为其广泛应用奠定了基础。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明双管爆炸压实装置示意图。
图2是本发明非晶颗粒及非晶颗粒增强复合材料的XRD图样。
图3是本发明Fe基非晶颗粒增强Al基复合材料的SEM照片，(a)5wt.％非晶，(b)30wt.％非晶。
具体实施方式
对于含非晶相粉末的爆炸压实，压实件的缺陷主要根源有三个方面：一是炸药的爆热和和粉体的整体绝热压缩温升容易引起非晶相的晶化，二是对于轴对称爆炸压实压力不当容易产生马赫孔(压力过大)或压不实(压力过小)，三是爆炸压实的弯曲效应和边界效应容易引起材料的断裂。因此，本发明通过双管的轴对称爆炸压实消除弯曲效应，内、外管和下端塞固连以消除边界效应，在内管内设置钢垫以消除马赫效应且可根据需要在内管里设置钢垫层数以一次性获得所需数目的块体复合材料，此外，内、外管之间设置间隙可在控制打击速度的同时降低炸药爆热对粉末的加热作用。本发明非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法中，作为增强相的非晶粉末与铝基体粉末均匀混合后装在内管6中，在内管6外设置有间隔的外管7，内管6和外管7上端设置锥形的PVC端塞2以调整波形，内管6和外管7下端封闭，外管7被炸药包覆，在顶部中心由雷管1起爆，采用点起爆方式，炸药3起爆后，在外管7侧壁发生滑移爆轰，驱动外管7作为飞行管打击内管6，将混合粉末5压实在一起。
实现本发明的过程如下：
1、混粉：本发明所涉及的非晶粉末是铁基、钴基非晶粉末，铝基体粉末为纯铝粉，表面无氧化层，将增强相的非晶粉末与铝基体粉末按一定比例(非晶粉末占混合粉末的质量比为5～30％)混合均匀，可采用行星式球磨机，为防止非晶颗粒晶化，转速不宜过高，约为70-100转每分钟。
2、装粉：在内管6与下端塞9固连(比如焊接)后将混合粉末5装入内管6，可采用压力机进行压装，控制粉末的孔隙率为30-40％。
3、装药：安装外管7、上端塞2、炸药3、雷管1，其中外管7需与下端塞9固连，内、外管6、7及炸药3要保持较高的同轴度，炸药3要保持同样的厚度，使爆炸压力波严格对称。
4、起爆：雷管1置于炸药3顶部中心位置，采用点起爆方式。
5、取样：爆炸压实后，将内管6、外管7、钢垫8分别切除、分离，可获得爆炸压实的非晶颗粒增强铝基复合材料。
实施例1
采用Fe基非晶粉末(纯度99.5％，粒度200目)作为增强相，其成分为：Fe63.3％，W15.36％，Mo10.95％，Ni5.43％，Cr3.56％，Si1.28％。按非晶粉末质量分数分别为5％与Al粉(99％，325目)混合。使用XQM-2L型行星式球磨机使其混合均匀，此过程持续4小时，转速为80rpm。内管6内径26mm、外径29mm，外管7内径33mm、外径37mm，内、外管间距2mm，将内管6、外管7与钢质下端塞9焊接后进行装粉，装混合粉末5厚度10mm，粉末孔隙率为36.4％，设置3层钢垫8，直径25.6mm，高5mm，装置上端放置PVC上端塞2以调整波形，上端塞锥角为120度，炸药3厚度35mm，爆速4700m/s，外由PVC管4约束。由雷管1起爆并实施爆炸压实后，用电火花加工切割掉内、外管并将钢垫分离，获得4块直径为24mm、高度为8.7mm的试样。
实施例2
非晶粉末质量分数为30％，内管6内径为26mm、外径为30mm，外管7内径为40mm、外径45mm，内、外管间距5mm，设置2层钢垫8，直径25.6mm，高10mm，炸药3厚度为48mm，其余采用与实施例1相同的条件，获得3块直径为23.8mm，高度为8.6mm的试样。
对压实件进行的X射线衍射(XRD)，测试结果表明复合材料中非晶增强体在爆炸压实过程中没有发生晶化(如图2所示)；如图3所示为非晶质量分数分别为5％、30％的非晶颗粒增强Al基复合材料扫描电镜(SEM)照片，观察表明非晶增强体均匀地分布在Al基体中。

Claims (6)

1.一种非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：作为增强相的非晶粉末与铝基体粉末均匀混合后装在内管(6)中，在内管(6)外设置有间隔的外管(7)，内管(6)和外管(7)上端设置锥形的PVC端塞(2)以调整波形，内管(6)和外管(7)下端封闭，外管(7)被炸药包覆，在顶部中心由雷管(1)起爆，采用点起爆方式，炸药(3)起爆后，在外管(7)侧壁发生滑移爆轰，驱动外管(7)作为飞行管打击内管(6)，将混合粉末(5)压实在一起。
2.根据权利要求1所述的非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：非晶粉末占混合粉末的质量比为5～30％，混合粉末的孔隙率为30-40％。
3.根据权利要求1所述的非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：内、外管为同心轴对称结构，间隔距离为2～5mm。
4.根据权利要求1所述的非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：内管内设置钢垫(8)对混合粉末(5)进行分层压实。
5.根据权利要求4所述的非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：钢垫(8)厚度为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的非晶颗粒增强铝基复合材料双管爆炸压实制备方法，其特征在于：内管(6)和外管(7)的下端通过下端塞(9)密封并固定连接。
CN200810235777A 2008-12-05 2008-12-05 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法 Pending CN101745639A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810235777A CN101745639A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810235777A CN101745639A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101745639A true CN101745639A (zh) 2010-06-23

Family

ID=42473617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810235777A Pending CN101745639A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101745639A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471591C2 (ru) * 2011-04-05 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Способ взрывного нанесения покрытия из порошкообразного материала
CN103011243A (zh) * 2012-12-01 2013-04-03 中北大学 一种制备纳米金属氧化物制备方法及反应装置
CN105803236A (zh) * 2016-03-24 2016-07-27 济南大学 一种非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法
CN106216644A (zh) * 2016-08-29 2016-12-14 冯强 爆燃静压设备
CN107052331A (zh) * 2017-06-14 2017-08-18 南京理工大学 可泄压式爆炸烧结纳米铝棒的装置及方法
CN107309435A (zh) * 2017-06-15 2017-11-03 成都新柯力化工科技有限公司 一种电爆炸喷雾制备石墨烯‑铝合金复合材料的方法
CN108247047A (zh) * 2018-04-11 2018-07-06 中国科学技术大学 全约束弱稀疏金属粉爆炸压实及粉板爆炸复合方法
CN109513922A (zh) * 2018-12-26 2019-03-26 王荆楠 一种金属粉末的爆炸成型设备
CN109622953A (zh) * 2018-12-26 2019-04-16 王荆楠 一种金属粉末的成型装置
CN111195506A (zh) * 2020-01-21 2020-05-26 成都奇点无限科技有限公司 一种爆轰式合成装置

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471591C2 (ru) * 2011-04-05 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Способ взрывного нанесения покрытия из порошкообразного материала
CN103011243A (zh) * 2012-12-01 2013-04-03 中北大学 一种制备纳米金属氧化物制备方法及反应装置
CN105803236A (zh) * 2016-03-24 2016-07-27 济南大学 一种非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法
CN106216644A (zh) * 2016-08-29 2016-12-14 冯强 爆燃静压设备
CN106216644B (zh) * 2016-08-29 2018-01-30 冯强 爆燃静压设备
CN107052331A (zh) * 2017-06-14 2017-08-18 南京理工大学 可泄压式爆炸烧结纳米铝棒的装置及方法
CN107052331B (zh) * 2017-06-14 2020-04-10 南京理工大学 可泄压式爆炸烧结纳米铝棒的装置及方法
CN107309435B (zh) * 2017-06-15 2019-03-22 成都新柯力化工科技有限公司 一种电爆炸喷雾制备石墨烯-铝合金复合材料的方法
CN107309435A (zh) * 2017-06-15 2017-11-03 成都新柯力化工科技有限公司 一种电爆炸喷雾制备石墨烯‑铝合金复合材料的方法
CN108247047A (zh) * 2018-04-11 2018-07-06 中国科学技术大学 全约束弱稀疏金属粉爆炸压实及粉板爆炸复合方法
CN108247047B (zh) * 2018-04-11 2024-03-29 中国科学技术大学 全约束弱稀疏金属粉爆炸压实及粉板爆炸复合方法
CN109513922A (zh) * 2018-12-26 2019-03-26 王荆楠 一种金属粉末的爆炸成型设备
CN109622953A (zh) * 2018-12-26 2019-04-16 王荆楠 一种金属粉末的成型装置
CN109622953B (zh) * 2018-12-26 2020-07-24 廖远杰 一种金属粉末的成型装置
CN109513922B (zh) * 2018-12-26 2020-08-21 山东融金粉末科技股份有限公司 一种金属粉末的爆炸成型设备
CN111195506A (zh) * 2020-01-21 2020-05-26 成都奇点无限科技有限公司 一种爆轰式合成装置
CN111195506B (zh) * 2020-01-21 2021-01-15 成都奇点无限科技有限公司 一种爆轰式合成装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101745639A (zh) 非晶颗粒增强铝基复合材料爆炸压实制备方法
NO332903B1 (no) Perforator, perforeringskanon, fremgangsmåte samt anvendelse
CN110042295B (zh) 一种纳米高熵合金块体材料的制备方法
CN102069190B (zh) 特深穿透射孔弹药型罩的制备方法
CN108251695A (zh) 一种钛铝铌锆钼合金的制备方法
Ferreira et al. Dynamic compaction of titanium aluminides by explosively generated shock waves: Experimental and materials systems
CN105397030B (zh) 一种提高中空锥形非晶合金热稳定性和耐磨性的方法
Zhang Some issues for blast from a structural reactive material solid
US20080102303A1 (en) Co-sintered multi-system tungsten alloy composite
Galiev et al. Composite rods by high-temperature gas extrusion of steel cartridges stuffed with reactive Ni–Al powder compacts: Influence of process parameters
KR102203134B1 (ko) 연성 외장에 의해 둘러싸인 코어를 포함하는 관통자 및 그 관통자의 제조방법
RU2404035C1 (ru) Способ получения композиционных материалов с использованием энергии взрывчатых веществ
CN106381439B (zh) 一种采用爆炸烧结制备纳米氧化物弥散强化马氏体耐热钢的方法
CN102965532A (zh) 一种全致密W-Ni-Mn重合金的制造方法
CN113414486B (zh) 一种多元高熵合金弥散铜棒层状复合材料的制造方法
CN107052331A (zh) 可泄压式爆炸烧结纳米铝棒的装置及方法
KR101742495B1 (ko) 강화 텅스텐 중합금 복합재료
CN101429596B (zh) 一种纳米晶WC-Co硬质合金的制备方法
CN1239284C (zh) 由元素粉末直接制备TiNi形状记忆合金管接头的方法
CN101412650B (zh) 一种贵金属复合材料爆炸焊接专用炸药及其制造方法
Hong et al. Jet formation and penetration performance of a double-layer charge liner with chemically-deposited tungsten as the inner liner
CN103614605A (zh) 一种新型高压压气机以及低压涡轮叶片材料及其制备方法
Chikhradze et al. Fabrication of Ultrafine Grained Composites by Mechanical Alloying and Dynamic Consolidation of Powders
US20170023341A1 (en) Structural Component that Will Fragment into Particles of Selected Geometry and Reactivity
CN101891494A (zh) 等原子比TiNi形状记忆合金颗粒增韧的氧化铝陶瓷及其制备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100623