CN108909087A - 一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法，包括金属本体，金属本体包括镀锌板层、抗氧化层、耐腐蚀层、第一基层、第二基层、合成纤维层和合成材料层，抗氧化层为镁铝合金，耐腐蚀层为钛锆合金，第一基层铜、铝、铂和钛组成，第二基层由铁、银、锡和锌组成，保温层为一种新型太空绝热反射瓷层，合成纤维层为芳纶纤维，合成材料层为聚氨酯合成材料，该发明，将第一基层和第二基层进行爆炸焊接，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，得到的金属材料耐磨性、强度和韧性更好，且稳定性高。

Description

一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合金属材料技术领域，具体为一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法。
背景技术
金属复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。金属复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。
现有的复合金属材料的稳定性比较差，因此设计一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定性的复合金属材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高稳定性的复合金属材料，包括金属本体，所述金属本体包括镀锌板层、抗氧化层、耐腐蚀层、第一基层、第二基层、保温层、合成纤维层和合成材料层，所述抗氧化层为镁铝合金，所述耐腐蚀层为钛锆合金，所述第一基层铜、铝、铂和钛组成，所述第二基层由铁、银、锡和锌组成，所述保温层为一种新型太空绝热反射瓷层，所述合成纤维层为芳纶纤维，所述合成材料层为聚氨酯合成材料，所述镀锌板层占金属本体重量的8-15％，所述抗氧化层占金属本体重量的8-10％，所述耐腐蚀层占金属本体重量的9-15％，所述第一基层占金属本体重量的18-25％，其中铜20-26份、铝18-22份、铂1.8-2.5份和钛1.1-1.6份，所述第二基层占金属本体重量的18-25％，其中铁10-15份、银1-1.5份、锡0.8-1.3份和锌0.1-0.5份，所述保温层占金属本体重量的5-8％，所述合成纤维层占金属本体重量的9-15％，所述合成材料层占金属本体重量的7-9％。
一种高稳定性的复合金属材料制备方法,包括步骤一，制造第一基层；步骤二，制造第二基层；步骤三，将第一基层和第二基层爆炸焊接；步骤四，耐腐蚀层、保温层、合成纤维层制造融合；步骤五，合成材料层安装；步骤六，镀锌板层安装，
在所述步骤一中，制造第一基层包括以下步骤：
11)按体积比为：铜颗粒30％，铝颗粒43％，铂颗粒11％，钛颗粒9％，金属结合剂7％，选取原料；
12)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
13)将所得母液浇铸至预定模具中；
14)将浇铸后的合金脱模冷却；
15)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第一基层；
在所述步骤二中，制造第二基层包括以下步骤：
16)按体积比为：铁颗粒40％，银颗粒18％，锡颗粒25％，锌颗粒9％，金属结合剂8％，选取原料；
17)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
18)将所得母液浇铸至预定模具中；
19)将浇铸后的合金脱模冷却；
20)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第二基层；
在所述步骤三中，爆炸焊接是指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，爆炸焊是以炸药为能源，进行金属间的焊接方法，这种焊接是利用炸药爆炸时的冲击波，使金属受到高速撞击，从而使得第一基层和第二基层在十分短暂的冶金过程中相结合；
在所述步骤四中，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，并将融化后的混合熔融液进行过滤，除去杂质后浇铸在上述步骤三得到的第一基层和第二基层结合体表面，冷却后成型；
在所述步骤五中，将聚氨酯合成材料通过黏合剂均匀安装在步骤四中得到的材料表面；
在所述步骤六中，将镀锌板层包裹在步骤五中得到的材料表面。
根据上述技术方案，所述镀锌板层的厚度为1-5000nm。
根据上述技术方案，所述浇铸过程中，为进一步提高成品强度，防止浇铸时变形或破裂，可将成品放在箱体中，周围用千砂填充。
根据上述技术方案，所述步骤一和步骤二中，所述浇铸是将母液先在910-980℃的温度下进行浇铸30-40min，之后升温至1020-1160℃的温度下，连续浇铸40-50min，最后升温至1250-1430℃的温度下，连续浇铸30-40min。
根据上述技术方案，所述步骤一和步骤二中，所述脱模冷却是在820-860℃温度下对合金进行脱模，之后置于冷空气内进行冷却，冷空气温度为8-12℃，冷却时间为1-2h。
根据上述技术方案，所述步骤一和步骤二中，回火热处理步骤是先将合金冷却至480-520℃后，再进行升温处理，将温度升至760-820℃，保温15-25min，最后降温处理，将温度降至360-420℃，保温20-30min。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明，按体积比为：铜颗粒30％，铝颗粒43％，铂颗粒11％，钛颗粒9％，金属结合剂7％，选取原料，将其融化处理后浇铸至预定模具中，将浇铸后的合金脱模冷却；最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第一基层，按体积比为：铁颗粒40％，银颗粒18％，锡颗粒25％，锌颗粒9％，金属结合剂8％，选取原料，将其融化处理后浇铸至预定模具中，将浇铸后的合金脱模冷却；最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第二基层，将第一基层和第二基层进行爆炸焊接，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，并将融化后的混合熔融液进行过滤，除去杂质后浇铸在上述步骤三得到的第一基层和第二基层结合体表面，冷却后成型，将聚氨酯合成材料通过黏合剂均匀安装在步骤四中得到的材料表面，将镀锌板层包裹在步骤五中得到的材料表面，得到的金属材料耐磨性、强度和韧性更好，且稳定性高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体流程图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图中：1、金属本体；11、镀锌板层；12、抗氧化层；13、耐腐蚀层；14、第一基层；15、第二基层；16、保温层；17、合成纤维层；18、合成材料层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种高稳定性的复合金属材料，包括金属本体1，金属本体1包括镀锌板层11、抗氧化层12、耐腐蚀层13、第一基层14、第二基层15、保温层16、合成纤维层17和合成材料层18，抗氧化层12为镁铝合金，耐腐蚀层13为钛锆合金，第一基层14铜、铝、铂和钛组成，第二基层15由铁、银、锡和锌组成，保温层16为一种新型太空绝热反射瓷层，合成纤维层17为芳纶纤维，合成材料层18为聚氨酯合成材料，镀锌板层11占金属本体1重量的8-15％，抗氧化层12占金属本体1重量的8-10％，耐腐蚀层13占金属本体1重量的9-15％，第一基层14占金属本体1重量的18-25％，其中铜20-26份、铝18-22份、铂1.8-2.5份和钛1.1-1.6份，第二基层15占金属本体1重量的18-25％，其中铁10-15份、银1-1.5份、锡0.8-1.3份和锌0.1-0.5份，保温层16占金属本体1重量的5-8％，合成纤维层17占金属本体1重量的9-15％，合成材料层18占金属本体1重量的7-9％。
一种高稳定性的复合金属材料制备方法,包括步骤一，制造第一基层14；步骤二，制造第二基层15；步骤三，将第一基层14和第二基层15爆炸焊接；步骤四，耐腐蚀层13、保温层16、合成纤维层17制造融合；步骤五，合成材料层18安装；步骤六，镀锌板层11安装，
在步骤一中，制造第一基层14包括以下步骤：
21)按体积比为：铜颗粒30％，铝颗粒43％，铂颗粒11％，钛颗粒9％，金属结合剂7％，选取原料；
22)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
23)将所得母液浇铸至预定模具中；
24)将浇铸后的合金脱模冷却；
25)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第一基层14；
在步骤二中，制造第二基层15包括以下步骤：
26)按体积比为：铁颗粒40％，银颗粒18％，锡颗粒25％，锌颗粒9％，金属结合剂8％，选取原料；
27)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
28)将所得母液浇铸至预定模具中；
29)将浇铸后的合金脱模冷却；
30)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第二基层15；
在步骤三中，爆炸焊接是指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，爆炸焊是以炸药为能源，进行金属间的焊接方法，这种焊接是利用炸药爆炸时的冲击波，使金属受到高速撞击，从而使得第一基层14和第二基层15在十分短暂的冶金过程中相结合。
在步骤四中，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，并将融化后的混合熔融液进行过滤，除去杂质后浇铸在上述步骤三得到的第一基层14和第二基层15结合体表面，冷却后成型；
在步骤五中，将聚氨酯合成材料通过黏合剂均匀安装在步骤四中得到的材料表面；
在步骤六中，将镀锌板层11包裹在步骤五中得到的材料表面。
根据上述技术方案，镀锌板层11的厚度为1-5000nm。
根据上述技术方案，浇铸过程中，为进一步提高成品强度，防止浇铸时变形或破裂，可将成品放在箱体中，周围用千砂填充。
根据上述技术方案，步骤一和步骤二中，浇铸是将母液先在910-980℃的温度下进行浇铸30-40min，之后升温至1020-1160℃的温度下，连续浇铸40-50min，最后升温至1250-1430℃的温度下，连续浇铸30-40min。
根据上述技术方案，步骤一和步骤二中，脱模冷却是在820-860℃温度下对合金进行脱模，之后置于冷空气内进行冷却，冷空气温度为8-12℃，冷却时间为1-2h。
根据上述技术方案，步骤一和步骤二中，回火热处理步骤是先将合金冷却至480-520℃后，再进行升温处理，将温度升至760-820℃，保温15-25min，最后降温处理，将温度降至360-420℃，保温20-30min。
工作原理：按体积比为：铜颗粒30％，铝颗粒43％，铂颗粒11％，钛颗粒9％，金属结合剂7％，选取原料，将其融化处理后浇铸至预定模具中，将浇铸后的合金脱模冷却；最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第一基层14，按体积比为：铁颗粒40％，银颗粒18％，锡颗粒25％，锌颗粒9％，金属结合剂8％，选取原料，将其融化处理后浇铸至预定模具中，将浇铸后的合金脱模冷却；最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第二基层15，将第一基层14和第二基层15进行爆炸焊接，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，并将融化后的混合熔融液进行过滤，除去杂质后浇铸在上述步骤三得到的第一基层14和第二基层15结合体表面，冷却后成型，将聚氨酯合成材料通过黏合剂均匀安装在步骤四中得到的材料表面，将镀锌板层11包裹在步骤五中得到的材料表面。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高稳定性的复合金属材料，包括金属本体(1)，其特征在于：所述金属本体(1)包括镀锌板层(11)、抗氧化层(12)、耐腐蚀层(13)、第一基层(14)、第二基层(15)、保温层(16)、合成纤维层(17)和合成材料层(18)，所述抗氧化层(12)为镁铝合金，所述耐腐蚀层(13)为钛锆合金，所述第一基层(14)铜、铝、铂和钛组成，所述第二基层(15)由铁、银、锡和锌组成，所述保温层(16)为一种新型太空绝热反射瓷层，所述合成纤维层(17)为芳纶纤维，所述合成材料层(18)为聚氨酯合成材料，所述镀锌板层(11)占金属本体(1)重量的8-15％，所述抗氧化层(12)占金属本体(1)重量的8-10％，所述耐腐蚀层(13)占金属本体(1)重量的9-15％，所述第一基层(14)占金属本体(1)重量的18-25％，其中铜20-26份、铝18-22份、铂1.8-2.5份和钛1.1-1.6份，所述第二基层(15)占金属本体(1)重量的18-25％，其中铁10-15份、银1-1.5份、锡0.8-1.3份和锌0.1-0.5份，所述保温层(16)占金属本体(1)重量的5-8％，所述合成纤维层(17)占金属本体(1)重量的9-15％，所述合成材料层(18)占金属本体(1)重量的7-9％。
2.一种高稳定性的复合金属材料制备方法,包括步骤一，制造第一基层(14)；步骤二，制造第二基层(15)；步骤三，将第一基层(14)和第二基层(15)爆炸焊接；步骤四，耐腐蚀层(13)、保温层(16)、合成纤维层(17)制造融合；步骤五，合成材料层(18)安装；步骤六，镀锌板层(11)安装，其特征在于：
在所述步骤一中，制造第一基层(14)包括以下步骤：
1)按体积比为：铜颗粒30％，铝颗粒43％，铂颗粒11％，钛颗粒9％，金属结合剂7％，选取原料；
2)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
3)将所得母液浇铸至预定模具中；
4)将浇铸后的合金脱模冷却；
5)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第一基层(14)；
在所述步骤二中，制造第二基层(15)包括以下步骤：
6)按体积比为：铁颗粒40％，银颗粒18％，锡颗粒25％，锌颗粒9％，金属结合剂8％，选取原料；
7)先将原料置于熔炉中进行融化处理，得母液；
8)将所得母液浇铸至预定模具中；
9)将浇铸后的合金脱模冷却；
10)最后将半成品合金进行回火热处理即可得到第二基层(15)；
在所述步骤三中，爆炸焊接是指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，爆炸焊是以炸药为能源，进行金属间的焊接方法，这种焊接是利用炸药爆炸时的冲击波，使金属受到高速撞击，从而使得第一基层(14)和第二基层(15)在十分短暂的冶金过程中相结合；
在所述步骤四中，将选取的镁铝合金颗粒放入熔炉中进行加热搅拌，加热到固态和液态共存的时候，向其中再加入惰性乳胶、微小陶瓷颗粒、芳纶纤维颗粒以及催化剂进行搅拌混合加热，并将融化后的混合熔融液进行过滤，除去杂质后浇铸在上述步骤三得到的第一基层(14)和第二基层(15)结合体表面，冷却后成型；
在所述步骤五中，将聚氨酯合成材料通过黏合剂均匀安装在步骤四中得到的材料表面；
在所述步骤六中，将镀锌板层(11)包裹在步骤五中得到的材料表面。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的复合金属材料，其特征在于：所述镀锌板层(11)的厚度为1-5000nm。
4.根据权利要求2所述的一种高稳定性的复合金属材料制备方法，其特征在于：所述浇铸过程中，为进一步提高成品强度，防止浇铸时变形或破裂，可将成品放在箱体中，周围用千砂填充。
5.根据权利要求2所述的一种高稳定性的复合金属材料制备方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中，所述浇铸是将母液先在910-980℃的温度下进行浇铸30-40min，之后升温至1020-1160℃的温度下，连续浇铸40-50min，最后升温至1250-1430℃的温度下，连续浇铸30-40min。
6.根据权利要求2所述的一种高稳定性的复合金属材料制备方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中，所述脱模冷却是在820-860℃温度下对合金进行脱模，之后置于冷空气内进行冷却，冷空气温度为8-12℃，冷却时间为1-2h。
7.根据权利要求2所述的一种高稳定性的复合金属材料制备方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中，回火热处理步骤是先将合金冷却至480-520℃后，再进行升温处理，将温度升至760-820℃，保温15-25min，最后降温处理，将温度降至360-420℃，保温20-30min。
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