CN109576550A - 一种金属复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属复合材料及其制备方法与应用，属于金属复合材料相关技术领域，所述的金属复合材料包括以下按照重量份的原料：碳化硅30‑50份、铁粉20‑40份、锰粉30‑50份、氧化铝10‑20份、镁粉15‑25份、镍粉10‑15份、石墨10‑20份、聚四氟乙烯1‑5份、足球烯10‑20份、铬粉10‑20份；本发明所述的制备方法过程简单，所用原料易得，在制备耐冲击、耐高温和耐腐蚀金属制品相关技术领域中有广阔的应用前景。

Description

一种金属复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及金属复合材料相关技术领域，具体是一种金属复合材料及其制备方法与应用。

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。

本发明提供一种金属复合材料及其制备方法与应用，旨在研制出一种更耐冲击、更耐腐蚀和更耐高温的金属复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属复合材料及其制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅30-50份、铁粉20-40份、锰粉30-50份、氧化铝10-20份、镁粉15-25份、镍粉10-15份、石墨10-20份、聚四氟乙烯1-5份、足球烯10-20份、铬粉10-20份。

作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：碳化硅35-45份、铁粉25-35份、锰粉35-45份、氧化铝12-18份、镁粉18-22份、镍粉11-14份、石墨12-18份、聚四氟乙烯2-6份、足球烯12-18份、铬粉13-17份。

作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：碳化硅40份、铁粉30份、锰粉40份、氧化铝15份、镁粉20份、镍粉13份、石墨15份、聚四氟乙烯3份、足球烯15份、铬粉15份。

作为本发明再进一步的方案：所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm。

作为本发明再进一步的方案：还包括按照重量份计1-5份的硅烷偶联剂。

作为本发明再进一步的方案：所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

上述金属复合材料在制造金属制品中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的金属复合材料在各种原料的共同配合作用下，具有更佳的耐腐蚀、耐冲击和耐高温性能，在制备耐冲击、耐高温和耐腐蚀金属制品相关技术领域中有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

实施例1

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅30份、铁粉20份、锰粉30份、氧化铝10份、镁粉15份、镍粉10份、石墨10份、聚四氟乙烯1份、足球烯10份、铬粉10份。

所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm；还包括按照重量份计1份的硅烷偶联剂；所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

本实施例中，所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

实施例2

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅35份、铁粉25份、锰粉35份、氧化铝12份、镁粉18份、镍粉11份、石墨12份、聚四氟乙烯2份、足球烯12份、铬粉13份。

所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm；还包括按照重量份计2份的硅烷偶联剂；所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

本实施例中，所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

实施例3

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅40份、铁粉30份、锰粉40份、氧化铝15份、镁粉20份、镍粉13份、石墨15份、聚四氟乙烯3份、足球烯15份、铬粉15份。

所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm；还包括按照重量份计3份的硅烷偶联剂；所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

本实施例中，所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

实施例4

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅45份、铁粉35份、锰粉45份、氧化铝18份、镁粉22份、镍粉14份、石墨18份、聚四氟乙烯6份、足球烯18份、铬粉17份。

所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm；还包括按照重量份计4份的硅烷偶联剂；所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

本实施例中，所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

实施例5

一种金属复合材料，包括以下按照重量份的原料：碳化硅50份、铁粉40份、锰粉50份、氧化铝20份、镁粉25份、镍粉15份、石墨20份、聚四氟乙烯5份、足球烯20份、铬粉20份。

所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm；还包括按照重量份计5份的硅烷偶联剂；所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

本实施例中，所述金属复合材料的制备方法，步骤如下：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

对比例1

与实施例3相比，不含碳化硅和锰粉，其他与实施例3相同。

对比例2

与实施例3相比，不含铬粉和足球烯，其他与实施例3相同。

对比例3

与实施例3相比，不含碳化硅、锰粉、铬粉和足球烯，其他与实施例3相同。

对实施例1-5及对比例1-3所制备的金属复合材料进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1

从以上结果中可以看出，实施例1-5所制备的金属复合材料的拉伸强度性能、抗压强度性能和热变形温度性能均要优于对比例1-3所制备的金属复合材料，说明本发明所采用的原料碳化硅、锰粉、铬粉和足球烯对金属复合材料有很好的性能提升，在制备耐冲击耐高温的金属制品中有广阔的应用前景；此外，实施例3为本发明的最佳实施例。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种金属复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：碳化硅30-50份、铁粉20-40份、锰粉30-50份、氧化铝10-20份、镁粉15-25份、镍粉10-15份、石墨10-20份、聚四氟乙烯1-5份、足球烯10-20份、铬粉10-20份。

2.根据权利要求1所述的金属复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：碳化硅35-45份、铁粉25-35份、锰粉35-45份、氧化铝12-18份、镁粉18-22份、镍粉11-14份、石墨12-18份、聚四氟乙烯2-6份、足球烯12-18份、铬粉13-17份。

3.根据权利要求2所述的金属复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：碳化硅40份、铁粉30份、锰粉40份、氧化铝15份、镁粉20份、镍粉13份、石墨15份、聚四氟乙烯3份、足球烯15份、铬粉15份。

4.根据权利要求1所述的金属复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯为粉末状，其粒径为1-20μm。

5.根据权利要求3所述的金属复合材料，其特征在于，还包括按照重量份计1-5份的硅烷偶联剂。

6.根据权利要求1所述的金属复合材料，其特征在于，所述碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉的粒径均为10-30μm。

7.一种如权利要求1-6任一所述的金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取配方量的碳化硅、铁粉、锰粉、氧化铝、镁粉、镍粉、石墨、足球烯、铬粉和聚四氟乙烯置于搅拌容器中充分搅拌混合后得到混合粉末A，备用；其中，搅拌的速率为200rpm，搅拌时间为30min；

2)向步骤1)中得到的混合粉末A中加入配方量的硅烷偶联剂，并充分搅拌混合，得到混合物B，备用；其中，搅拌的速率为100rpm，搅拌时间为10min；

3)将步骤2)中得到的混合物B置于特制压模中压制，得到压制产物C，备用；其中，压制的压强为450MPa；

4)将步骤3)中得到的压制产物C置于烧结炉中烧结，得到烧结产物D，备用；其中，烧结的温度为1200℃，烧结时间为2h；

5)将步骤4)中得到的烧结产物D降温至900℃保持30min后，继续降温至400℃保持30min；待自然冷却，得到金属复合材料成品。

8.一种如权利要求1-6任一所述的金属复合材料在制造金属制品中的应用。