CN103273691A - 一种低密度复合金属材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低密度复合金属材料，所述低密度复合金属材料包括黑色金属材料层、粉末冶金材料层和纳米材料层，所述黑色金属材料层是钛合金，所述粉末冶金材料层是低碳钢，所述纳米材料层是镍基合金，所述钛合金占复合金属材料主体重量的31%-36%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的30%-36%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%-37%，本发明提供一种低密度复合金属材料，具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。

Description

一种低密度复合金属材料

技术领域

本发明涉及一种金属材料，尤其涉及一种低密度复合金属材料。

背景技术

复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。复合材料60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先进复合材料除作为结构材料外，还可用作功能材料，但是这些材料缺乏机械性能、可塑性不高和密度大等特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度复合金属材料，具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。

本发明的技术方案是：一种低密度复合金属材料，所述低密度复合金属材料包括黑色金属材料层、粉末冶金材料层和纳米材料层，所述黑色金属材料层是钛合金，所述粉末冶金材料层是低碳钢，所述纳米材料层是镍基合金，所述钛合金占复合金属材料主体重量的31%-36%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的30%-36%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%-37%。

在本发明一个较佳实施例中，所述镍基合金包括铜、铬和钼。

在本发明一个较佳实施例中，所述钛合金占复合金属材料主体重量的34%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的35%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%。

本发明的一种低密度复合金属材料，具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。

附图说明

附图1为本发明低密度复合金属材料一较佳实施例的的主视结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1、黑色金属材料层，2、粉末冶金材料层，3、纳米材料层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 

请参阅图1，图1是本发明一种低密度复合金属材料，所述低密度复合金属材料包括黑色金属材料层1、粉末冶金材料层2和纳米材料层3，所述黑色金属材料层1是钛合金，所述粉末冶金材料层2是低碳钢，所述纳米材料层3是镍基合金。

进一步说明，所述镍基合金包括铜、铬和钼，所述钛合金占复合金属材料主体重量的34%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的35%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%。所述钛合金机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是O、N、C 提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加脆性。钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，是目前所有工业金属材料中最高的。

进一步说明，所述低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、少量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。

在进一步说明，所述镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。镍基合金具有良好的综合性能，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。本发明的一种低密度复合金属材料，具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。

本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种低密度复合金属材料，其特征在于：所述低密度复合金属材料包括黑色金属材料层、粉末冶金材料层和纳米材料层，所述黑色金属材料层是钛合金，所述粉末冶金材料层是低碳钢，所述纳米材料层是镍基合金，所述钛合金占复合金属材料主体重量的31%-36%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的30%-36%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%-37%。

2.根据权利要求1所述的低密度复合金属材料，其特征在于：所述镍基合金包括铜、铬和钼。

3.根据权利要求1所述的低密度复合金属材料，其特征在于：所述钛合金占复合金属材料主体重量的34%，所述低碳钢占复合金属材料主体重量的35%，所述镍基合金占复合金属材料主体重量的31%。