專利名稱：一種金屬納米體材料的制備方法
技術領域：
；本發(fā)明涉及一種金屬納米體材料的制備方法，應用高能球磨技術制備納米晶體體材料，屬于金屬材料制備技術領域。
背景技術：
納米材料具有特殊的機械，物理性能，近年來對納米材料的研究正在成為材料研究的熱門領域，其中具有納米晶粒的體材料是提高其機械性能的關鍵，故合成制備納米體材料的方法是納米材料研究中的重要研究領域之一。
目前制備納米材料的方法主要有機械合金化(高能球磨)(Mechanical Alloying，MA)，嚴重塑性變形(Sever plastic deformation，SPD)，惰性氣體凝固法(Inert Gas Condensation)，快速凝固(Rapidsolidification)，電化學沉積(Electrodeposition)等多種方法。由于納米材料制備比較困難，量一般不大，且大多制備得到的是粉末。納米晶體在熱力學上是不穩(wěn)定的，要通過其它工藝使其成為致密的體材料比較困難。要能夠真正反映材料機械、物理性能的指標，必須得到百分之百理論密度的體材料，因此研究制備具有納米晶粒的體材料的方法具有重要的意義。Valiev等人應用SPD工藝制備出了具有納米晶粒的體材料，與之相比，高能球磨(Ball Milling，BM)具有設備簡單、制備納米材料成本低、生產(chǎn)量大等優(yōu)點。但傳統(tǒng)高能球磨過程中需加過程控制劑，且只能制備出具有納米晶粒的粉末，然后需要通過其它工藝使其合成為體材料；而且為使其完全致密，通常還需在一定溫下進行燒結才能實現(xiàn)，而在這一過程中，要保持納米晶粒不長大是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術之不足，提供一種金屬納米體材料的制備方法，簡化納米體材料的制備工藝、降低其生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。
本發(fā)明金屬納米體材料的制備方法是以軟性純金屬的粉末為原料，把鋼球和純金屬粉末直接放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的50～10％，然后在-196℃～-10℃溫度下對純金屬粉進行高能球磨，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成金屬納米晶粒材料，再在室溫下進行高能球磨，使其形成金屬納米體材料。
軟性純金屬為硬度小于等于HB50的純金屬，軟性純金屬粉末的粒度小于100目。
放入高能球磨機球磨罐中的鋼球和純金屬粉末的球料重量比為100∶1～10∶1。
高能球磨機轉(zhuǎn)速為1000～2000轉(zhuǎn)/分鐘，低溫高能球磨時間為3～10小時，室溫高能球磨時間為3～50小時。
本發(fā)明金屬納米體材料的制備方法原理是以粒度小于100目、硬度小于等于HB50的純金屬粉末(例如鋁、銅、鋅、錫等塑性較好的金屬)為原料，把球料重量比為100∶1～10∶1的鋼球和金屬粉末直接放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的50-10％，然后在-196℃～-10℃溫度下以1000-2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨3～10小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的材料，再在室溫下以1000-2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨3～50小時，使其形成金屬納米體材料(密度達到理論密度的百分之百)。
本發(fā)明系簡單的高能球磨方法，并配以適當?shù)母吣芮蚰スに嚄l件，不加過程控制劑，使高能球磨得到的粉末在保持納米晶粒不長大的的條件下，形成理論密度為百分之百的體材料，因而具有不需燒結，工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量高等優(yōu)點。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1以粒度為100目、硬度為HB20的純鋁粉末為原料，把球料重量比為100∶1的鋼球和鋁粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的50％，然后在-196℃下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨10小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的鋁材料，再在室溫下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨3小時，使其形成密度為百分之百理論密度的鋁納米體材料。
實施例2以粒度為80目、硬度為HB40的純銅粉末為原料，把球料重量比為10∶1的鋼球和銅粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的10％，然后在-100℃下以2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨5小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的銅材料，再在室溫下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨10小時，使其形成密度為百分之百理論密度的銅納米體材料。
實施例3以粒度為60目、硬度為HB15的純鋅粉末為原料，把球料重量比為50∶1的鋼球和鋅粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的30％，然后在-80℃下以1500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨3小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的鋅材料，再在室溫下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨50小時，使其形成密度為百分之百理論密度的鋅納米體材料。
實施例4以粒度為10目、硬度為HB6的純錫粉末為原料，把球料重量比為30∶1的鋼球和錫粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的20％，然后在-120℃溫度下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨3小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的錫材料，再在室溫下以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨4小時，使其形成密度為百分之百理論密度的錫納米體材料。
實施例5以粒度為80目、硬度為HB40的純銅粉末為原料，把球料重量比為60∶1的鋼球和銅粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的40％，然后在-10℃下以1500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨10小時，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成納米晶粒的銅材料，再在室溫下以1500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行高能球磨30小時，使其形成密度為百分之百理論密度的銅納米體材料。
權利要求
1.一種金屬納米體材料的制備方法，其特征是以軟性純金屬的粉末為原料，把鋼球和純金屬粉末直接放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的50～10％，然后在-196℃～-10℃溫度下對純金屬粉進行高能球磨，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成金屬納米晶粒材料，再在室溫下進行高能球磨，使其形成金屬納米體材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬納米體材料的制備方法，其特征是軟性純金屬為硬度小于等于HB50的純金屬，軟性純金屬粉末的粒度小于100目。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的金屬納米體材料的制備方法，其特征是放入高能球磨機球磨罐中的鋼球和純金屬粉末的球料重量比為100∶1～10∶1。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的金屬納米體材料的制備方法，其特征是高能球磨機轉(zhuǎn)速為1000～2000轉(zhuǎn)/分鐘，低溫高能球磨時間為3～10小時，室溫高能球磨時間為3～50小時。
5.根據(jù)權利要求3所述的金屬納米體材料的制備方法，其特征是高能球磨轉(zhuǎn)速為1000～2000轉(zhuǎn)/分鐘，低溫高能球磨時間為3～10小時，室溫高能球磨時間為3～50小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬納米體材料的制備方法，屬于金屬材料制備技術領域。以軟性純金屬的粉末為原料，把鋼球和純金屬粉末放入高能球磨機球磨罐中，使球料混合物占球磨罐內(nèi)腔體積的50～10％，然后對純金屬粉進行高能球磨，使之在球磨過程中發(fā)生晶粒細化，形成金屬納米晶粒材料，并在室溫下原位形成金屬納米體材料。具有不需燒結，工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量高等優(yōu)點。
文檔編號B22F9/04GK101088677SQ20071006604
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權日2007年7月19日
發(fā)明者朱心昆, 趙昆渝, 李才巨 申請人:昆明理工大學