CN114318044A - 一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，它涉及一种CNTs增强ZnCuTi板材的方法。本发明的目的是要解决现有锌铜钛合金的抗拉强度低和碳纳米管增强金属基复合材料的分散性差和结构不完整和碳纳米管含量低的问题。方法：一、熔炼；二、涡流混合沉积；三、热等静压；四、挤压。本发明中涡流混合沉积法解决了传统粉末冶金等方法制备复合材料CNTs结构破坏的问题、因密度差异大导致的分布不均难题，改善了碳纳米管在基体中分散性，提高了CNTs添加量。本发明可获得一种高添加量CNTs增强ZnCuTi板材。

Description

一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材 的方法

背景技术

本发明涉及一种CNTs增强ZnCuTi板材的方法。

背景技术

由于传统合金渐渐无法满足对材料的特殊要求，而碳纳米管(CNTs)增强金属基复合材料具有高比强度、高韧性、高尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、良好的导电性和热导性等特性。使CNTs增强金属基复合材料在航天航空、电子仪器、汽车零件、武器装备和制造业等领域得到了广泛应用。然而目前CNTs增强Zn基金属材料的制备存在一些难题。首先，由于CNTs比表面能高，具有很强的团聚倾向，且CNTs与Zn基体密度差异大，在制备CNTs增强Zn基复合材料时，关键的步骤就是将CNTs均匀分散在Zn基体中，其次，CNTs与Zn基金属不润湿，很难与金属基体形成有效的界面结合，因此，关键的步骤就是使CNTs与Zn基体润湿，达到最优的界面结合方式。最后，在复合材料的制备过程中应尽可能保持CNTs的结构完整性。

锌铜钛合金由于其耐腐蚀性、高延伸率、抗蠕变和经济环保优势，适用于建筑屋顶材料及汽车零件材料。相比于目前建筑屋面用钢板和铜合金板，锌铜钛合金屋面板具有易加工、成本低和寿命长等显著优势。但目前大部分锌铜钛板材抗拉强度一般在150MPa～250MPa，较低的比强度不仅增加了建筑用板材的成本也限制了锌铜钛合金在其他领域的应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有锌铜钛合金的抗拉强度低和碳纳米管增强金属基复合材料的分散性差和结构不完整和碳纳米管含量低的问题，而提供一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法。

一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为0.8％～1.5％，钛的质量百分数为0.05％～0.1％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至500℃～650℃，再在500℃～650℃下保温2h～4h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管对混合室进行抽真空，将混合室内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道的进气口进入到混合室中，氦气在混合室内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为2～5min，通过调压管上的调压阀保持混合室内的压力为0.8MPa～1.2MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道的进气口处，同时采用高压技术将温度为420℃～450℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为3MPa～5MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为2.5MPa～3.8MPa，雾化速率5kg/min～25kg/min；弥散在混合室空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台上，再切除表面层，得到初坯；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至390℃～460℃，压力升至90MPa～140MPa，在温度为390℃～460℃和压力为90MPa～140MPa的条件下保温，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到高添加量CNTs增强ZnCuTi板材。

本发明的优点：

一、本发明提成一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，将表面改性CNTs(经过表面粗糙化与羧基化的CNTs)与金属液滴混合沉积在旋转台上，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，最后通过热等静压和挤压压实；

二、本发明中涡流混合沉积法解决了传统粉末冶金等方法制备复合材料CNTs结构破坏的问题、因密度差异大导致的分布不均难题，改善了碳纳米管在基体中分散性，提高了CNTs添加量，由此获得了远高于目前CNTs增强Zn基材料的CNTs添加量；

三、高比表面积的纳米液滴比表面积高，在与CNTs接触时易在表面铺开，改善了液体对CNTs的润湿性，减少了界面空隙，解决了CNTs与基体尺寸不相容问题，大大提高了浸润性；降低了传统熔铸-变形制备方法产生的CuZn相偏聚程度，快速凝固使界面处生成了少量细小的ZnC₈反应产物，避免了有害粗大界面产物Al₄C₃的生成，提高了界面承载能力；获得一种比强度极高，界面缺陷少，第二相分布均匀的碳纳米管增强锌铜钛板材。

本发明可获得一种高添加量CNTs增强ZnCuTi板材。

附图说明

图1为具体实施方式二所述的混合沉积装置的结构示意图，图1中1为混合室，2为螺旋涡流气道，3为进料管，4为导流壁，5为30CrMnSiNi2A纳米筛网，6为调压管，7为涡流，8为出气管，9为旋转台，10为雾化装置；

图2为螺旋涡流气道和导流壁的正视图；

图3为螺旋涡流气道和导流壁的俯视图；

图4为实施例1制备的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的TEM图；

图5为实施例1制备的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材断口的SEM图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

具体实施方式一：本实施方式一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为0.8％～1.5％，钛的质量百分数为0.05％～0.1％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至500℃～650℃，再在500℃～650℃下保温2h～4h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管8对混合室1进行抽真空，将混合室1内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道2的进气口进入到混合室1中，氦气在混合室1内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为2～5min，通过调压管6上的调压阀保持混合室1内的压力为0.8MPa～1.2MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道2的进气口处，同时采用高压技术将温度为420℃～450℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管3的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为3MPa～5MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置10雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为2.5MPa～3.8MPa，雾化速率5kg/min～25kg/min；弥散在混合室1空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台9上，再切除表面层，得到初坯；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至390℃～460℃，压力升至90MPa～140MPa，在温度为390℃～460℃和压力为90MPa～140MPa的条件下保温，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到高添加量CNTs增强ZnCuTi板材。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤二中所述的混合沉积装置包括混合室1、螺旋涡流气道2、进料管3、导流壁4、30CrMnSiNi2A纳米筛网5、调压管6、出气管8、旋转台9和雾化装置10；

所述的混合室1内设有螺旋涡流气道2、进料管3、导流壁4和旋转台9；所述的螺旋涡流气道2的进气口设置在混合室1的外部，且进气口处设有单向阀门，螺旋涡流气道2的出气口设置在混合室1的上部，且与导流壁4相连通；进料管3的喷嘴设置在混合室1的上部，进料管3的进料口穿出混合室1，与装有精炼后的熔体的给料箱相连通；进料管3的喷嘴处装有30CrMnSiNi2A纳米筛网，电磁阀控制喷嘴，喷嘴两侧设有雾化装置10；所述的旋转台9设置在混合室1的下部，旋转台9的轴线与进料管3的轴线重合；混合室1的底部设有出气管8和调压管6；所述的调压管6的一端设置在混合室1的内部，与混合室1相连通，另一端穿出混合室1；所述的调压管6设置在混合室1内部的一端设有30CrMnSiNi2A纳米筛网5，穿出混合室1的一端设有调压阀。其它步骤与具体实施方式一相同。

图1为具体实施方式二所述的混合沉积装置的结构示意图，图1中1为混合室，2为螺旋涡流气道，3为进料管，4为导流壁，5为30CrMnSiNi2A纳米筛网，6为调压管，7为涡流，8为出气管，9为旋转台，10为雾化装置。

图2为螺旋涡流气道和导流壁的正视图；

图3为螺旋涡流气道和导流壁的俯视图；

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的导流壁4为喇叭状。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二②中所述的经过表面粗糙化与羧基化的CNTs是按以下步骤制备的：首先将碳纳米管置于硝酸和硫酸的混合溶液中，然后超声反应3h，再进行离心，得到处理后的碳纳米管；使用蒸馏水对处理后的碳纳米管进行清洗，直至清洗液为中性，得到经过表面粗糙化与羧基化的CNTs。其它步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的硝酸和硫酸的混合溶液中硝酸和硫酸的体积比为1:2，所述的硝酸的质量分数为65％，硫酸的质量分数为98％。其它步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二②所述的30CrMnSiNi2A纳米筛网的孔径为500nm～1000nm。其它步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二②所述的初坯中碳纳米管的质量分数为0.4％～1.1％。其它步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的保温的时间为30min～90min。其它步骤与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤四中所述的挤压的参数为：挤压比为10～15，挤压的速度为0.5m/min～1m/min。其它步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤四中所述的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的厚度为2mm～6mm，宽度为40mm～120mm。其它步骤与具体实施方式一至九相同。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为1.5％，钛的质量百分数为0.1％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至650℃，再在650℃下保温2h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管8对混合室1进行抽真空，将混合室1内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道2的进气口进入到混合室1中，氦气在混合室1内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为2min，通过调压管6上的调压阀保持混合室1内的压力为1MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道2的进气口处，同时采用高压技术将温度为420℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管3的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为3MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置10雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为3.8MPa，雾化速率15kg/min；弥散在混合室1空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台9上，再切除表面层，得到初坯；

步骤二②所述的30CrMnSiNi2A纳米筛网的孔径为1000nm；

步骤二②所述的初坯中碳纳米管的质量分数为1.1％；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至460℃，压力升至90MPa，在温度为460℃和压力为90MPa的条件下保温30min，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到厚度为2mm，宽度为40mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材；

步骤四中所述的挤压的参数为：挤压比为15，挤压的速度为1m/min。

实施例1制备的厚度为2mm，宽度为40mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的性能列于表1；

表1

图4为实施例1制备的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的TEM图；

从图4中可以看出，碳纳米管在锌基体中分布均匀，无局部相的聚集。

图5为实施例1制备的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材断口的SEM图。

图5可知，表面呈暗灰色纤维状且韧窝大而浅，材料硬化能力较强。

实施例2：一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为1.2％，钛的质量百分数为0.05％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至600℃，再在600℃下保温3h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管8对混合室1进行抽真空，将混合室1内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道2的进气口进入到混合室1中，氦气在混合室1内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为3min，通过调压管6上的调压阀保持混合室1内的压力为0.8MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道2的进气口处，同时采用高压技术将温度为435℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管3的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为4MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置10雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为3.2MPa，雾化速率5kg/min；弥散在混合室1空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台9上，再切除表面层，得到初坯；

步骤二②所述的30CrMnSiNi2A纳米筛网的孔径为800nm；

步骤二②所述的初坯中碳纳米管的质量分数为0.75％；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至425℃，压力升至115MPa，在温度为425℃和压力为115MPa的条件下保温60min，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到厚度为4mm，宽度为80mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材；

步骤四中所述的挤压的参数为：挤压比为12，挤压的速度为0.8m/min。

实施例2制备的厚度为4mm，宽度为80mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的性能列于表2；

表2

实施例3：一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为0.8％，钛的质量百分数为0.08％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至500℃，再在500℃下保温4h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管8对混合室1进行抽真空，将混合室1内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道2的进气口进入到混合室1中，氦气在混合室1内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为5min，通过调压管6上的调压阀保持混合室1内的压力为1.2MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道2的进气口处，同时采用高压技术将温度为435℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管3的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为5MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置10雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为3.8MPa，雾化速率25kg/min；弥散在混合室1空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台9上，再切除表面层，得到初坯；

步骤二②所述的30CrMnSiNi2A纳米筛网的孔径为500nm；

步骤二②所述的初坯中碳纳米管的质量分数为0.4％；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至390℃，压力升至140MPa，在温度为390℃和压力为140MPa的条件下保温90min，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到厚度为6mm，宽度为120mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材；

步骤四中所述的挤压的参数为：挤压比为10，挤压的速度为0.5m/min。

实施例3制备的厚度为6mm，宽度为120mm的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的性能列于表3；

表3

实施例1～3步骤二中所述的混合沉积装置包括混合室1、螺旋涡流气道2、进料管3、导流壁4、30CrMnSiNi2A纳米筛网5、调压管6、出气管8、旋转台9和雾化装置10；

所述的混合室1内设有螺旋涡流气道2、进料管3、导流壁4和旋转台9；所述的螺旋涡流气道2的进气口设置在混合室1的外部，且进气口处设有单向阀门，螺旋涡流气道2的出气口设置在混合室1的上部，且与导流壁4相连通；进料管3的喷嘴设置在混合室1的上部，进料管3的进料口穿出混合室1，与装有精炼后的熔体的给料箱相连通；进料管3的喷嘴处装有30CrMnSiNi2A纳米筛网，电磁阀控制喷嘴，喷嘴两侧设有雾化装置10；所述的旋转台9设置在混合室1的下部，旋转台9的轴线与进料管3的轴线重合；混合室1的底部设有出气管8和调压管6；所述的调压管6的一端设置在混合室1的内部，与混合室1相连通，另一端穿出混合室1；所述的调压管6设置在混合室1内部的一端设有30CrMnSiNi2A纳米筛网5，穿出混合室1的一端设有调压阀；所述的导流壁4为喇叭状。

实施例1～3步骤二②中所述的经过表面粗糙化与羧基化的CNTs是按以下步骤制备的：首先将碳纳米管置于硝酸和硫酸的混合溶液中，然后超声反应3h，再进行离心，得到处理后的碳纳米管；使用蒸馏水对处理后的碳纳米管进行清洗，直至清洗液为中性，得到经过表面粗糙化与羧基化的CNTs；所述的硝酸和硫酸的混合溶液中硝酸和硫酸的体积比为1:2，所述的硝酸的质量分数为65％，硫酸的质量分数为98％。

Claims (10)

1.一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：

①、按照铜的质量百分数为0.8％～1.5％，钛的质量百分数为0.05％～0.1％和余量为锌的合金成分称取高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金；

②、熔炼前对熔炼炉进行抽真空，使用氩气清洗炉膛并充入氩气作为保护性气体；将称取的高纯Zn、ZnCu中间合金和ZnTi中间合金加入到熔炼炉中，在氩气气氛保护下将熔炼炉升温至500℃～650℃，再在500℃～650℃下保温2h～4h，最后对熔体进行除渣和搅拌，得到精炼后的熔体；

二、涡流混合沉积：

将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs与精炼后的熔体进行混合沉积是在混合沉积装置中完成的，具体过程如下：

①、通过出气管(8)对混合室(1)进行抽真空，将混合室(1)内抽真空至3×10^-3Pa，将氦气通入螺旋涡流气道(2)的进气口进入到混合室(1)中，氦气在混合室(1)内的空间形成循环流动的气体涡流，涡流稳定时间为2～5min，通过调压管(6)上的调压阀保持混合室(1)内的压力为0.8MPa～1.2MPa；

②、匀速将经过表面粗糙化与羧基化的CNTs加入到螺旋涡流气道(2)的进气口处，同时采用高压技术将温度为420℃～450℃、精炼后的熔体经过30CrMnSiNi2A纳米筛网从进料管(3)的喷嘴处喷出，熔体受到的压力为3MPa～5MPa，在经过喷嘴两侧雾化装置(10)雾化，高压雾化介质为氦气，氦气压力为2.5MPa～3.8MPa，雾化速率5kg/min～25kg/min；弥散在混合室(1)空间内的CNTs与尚未沉积的纳米熔体混合，一部分进入液滴内部，一部分黏附在液滴表面，最终形成碳纳米管在空间上分布均匀的沉积坯，沉积坯沉积到旋转台(9)上，再切除表面层，得到初坯；

三、热等静压：

采用热等静压法将步骤二得到的初坯进行烧结与致密化处理，压力容器内抽真空，采用先升压后升温的方式将温度升至390℃～460℃，压力升至90MPa～140MPa，在温度为390℃～460℃和压力为90MPa～140MPa的条件下保温，得到热等静压后的坯料；

四、挤压：

在室温下将热等静压后的坯料进行挤压，得到高添加量CNTs增强ZnCuTi板材。

2.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤二中所述的混合沉积装置包括混合室(1)、螺旋涡流气道(2)、进料管(3)、导流壁(4)、30CrMnSiNi2A纳米筛网(5)、调压管(6)、出气管(8)、旋转台(9)和雾化装置(10)；

所述的混合室(1)内设有螺旋涡流气道(2)、进料管(3)、导流壁(4)和旋转台(9)；所述的螺旋涡流气道(2)的进气口设置在混合室(1)的外部，且进气口处设有单向阀门，螺旋涡流气道(2)的出气口设置在混合室(1)的上部，且与导流壁(4)相连通；进料管(3)的喷嘴设置在混合室(1)的上部，进料管(3)的进料口穿出混合室(1)，与装有精炼后的熔体的给料箱相连通；进料管(3)的喷嘴处装有30CrMnSiNi2A纳米筛网，电磁阀控制喷嘴，喷嘴两侧设有雾化装置(10)；所述的旋转台(9)设置在混合室(1)的下部，旋转台(9)的轴线与进料管(3)的轴线重合；混合室(1)的底部设有出气管(8)和调压管(6)；所述的调压管(6)的一端设置在混合室(1)的内部，与混合室(1)相连通，另一端穿出混合室(1)；所述的调压管(6)设置在混合室(1)内部的一端设有30CrMnSiNi2A纳米筛网(5)，穿出混合室(1)的一端设有调压阀。

3.根据权利要求2所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于所述的导流壁(4)为喇叭状。

4.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤二②中所述的经过表面粗糙化与羧基化的CNTs是按以下步骤制备的：首先将碳纳米管置于硝酸和硫酸的混合溶液中，然后超声反应3h，再进行离心，得到处理后的碳纳米管；使用蒸馏水对处理后的碳纳米管进行清洗，直至清洗液为中性，得到经过表面粗糙化与羧基化的CNTs。

5.根据权利要求4所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于所述的硝酸和硫酸的混合溶液中硝酸和硫酸的体积比为1:2，所述的硝酸的质量分数为65％，硫酸的质量分数为98％。

6.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤二②所述的30CrMnSiNi2A纳米筛网的孔径为500nm～1000nm。

7.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤二②所述的初坯中碳纳米管的质量分数为0.4％～1.1％。

8.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤三中所述的保温的时间为30min～90min。

9.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤四中所述的挤压的参数为：挤压比为10～15，挤压的速度为0.5m/min～1m/min。

10.根据权利要求1所述的一种通过涡流混合沉积法制备高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的方法，其特征在于步骤四中所述的高添加量CNTs增强ZnCuTi板材的厚度为2mm～6mm，宽度为40mm～120mm。

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