專利名稱：一種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
金屬基復(fù)合材料科學(xué)領(lǐng)域背景技術(shù)：
金屬基復(fù)合材料強(qiáng)化的一個(gè)主要手段是引入第二強(qiáng)化相(陶瓷相)形成復(fù)合材料，以滿足不同使用環(huán)境條件下的性能要求。氮化鋁陶瓷材料熱導(dǎo)率高(與鋁相近)、無毒、材料來源廣泛，以及介電常數(shù)和機(jī)械性能與氧化鋁接近等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高導(dǎo)熱基板材料。將氮化鋁加入金屬中能夠制備高導(dǎo)熱率、高強(qiáng)度和硬度的金屬基復(fù)合材料，可以應(yīng)用到需要散熱快的電器設(shè)備中。關(guān)于含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法沒見報(bào)道。而公知的第二相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法有以下幾種1.粉末冶金法公知的粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料是將金屬粉和增強(qiáng)相粉末充分混合，混合粉末再經(jīng)過壓制成形、燒結(jié)、復(fù)壓復(fù)燒、擠壓拉拔或軋制工藝制備金屬基復(fù)合材料；2.復(fù)合鑄造法是指將合金元素或通過第二強(qiáng)化相與金屬一起熔化或先熔化金屬，再將第二相加入到熔融的金屬液中，然后劇烈攪拌熔體至半凝固態(tài)時(shí)注入鑄模，最后通過擠壓拉拔或軋制工藝制備制成金屬基復(fù)合材料；3.內(nèi)氧化法該方法是以兩種金屬制備的合金粉末，放置在一定氧分壓的氣氛條件下加熱，使得其中一種金屬進(jìn)行氧化來生成第二相顆粒，然后進(jìn)行壓制、燒結(jié)、加工等手段來制備第二相顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
4.反應(yīng)合成法該方法是以兩種(或兩種以上)金屬制備的合金粉末和基體金屬氧化物粉末為原料，經(jīng)過壓制成型后，在控制制備工藝條件下，生成金屬氧化物顆粒增強(qiáng)基體材料的一種制備方法。
公知的第二相顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備技術(shù)中，粉末冶金法工藝比較復(fù)雜，粉末界面易污染、界面結(jié)合差；復(fù)合鑄造法容易在攪拌的過程中吸氣，造成產(chǎn)品中氣孔多，性能下降；內(nèi)氧化法難以控制氧化氣氛，在對(duì)第二相金屬進(jìn)行氧化的同時(shí)，造成對(duì)對(duì)基體金屬的氧化，使得所獲得的復(fù)合材料達(dá)不到預(yù)期性能；反應(yīng)合成法對(duì)基體金屬氧化物的性能有很高的要求，一般基體金屬氧化物很難達(dá)到要求，限制了該方法在顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的不僅是針對(duì)公知技術(shù)存在的不足而研制成功的一種新方法，而且是制備含氮化鋁復(fù)合金屬粉末而采用的一種制備技術(shù)；該方法以金屬粉(包括銅粉、鈦粉、鋁粉)，或金屬(包括銅、鈦、鋁)和鋁的合金粉末為原料，以氨水或液氮為反應(yīng)劑，并控制好機(jī)械合金化的時(shí)間與轉(zhuǎn)速，使得合金粉末中鋁發(fā)生全部或部分氮化，最終獲得含氮化鋁復(fù)合金屬粉末。制備了這種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末后，就可通過壓制、燒結(jié)、加工等工藝來制備用氮化鋁增強(qiáng)金屬的金屬基復(fù)合金材料了。本發(fā)明是通過下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
先采用公知的制粉技術(shù)制備金屬粉末和鋁粉(或者直接制備金屬與鋁的合金粉)，然后與氨水(或液氮)一起做為原料，控制機(jī)械合金化的時(shí)間與轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械合金化處理，最終獲得含氮化鋁的復(fù)合金屬粉末。
一、物料成分、粒度及其所占重量百分比1)原料金屬粉包括銅粉、鈦粉、鋁粉和鋁粉；或金屬包括銅、鈦、鋁與鋁的合金粉末，其中鋁元素占合金總重量的0.6-40％，余量為金屬粉末，原料可為100％鋁粉末；粒度小于45微米；2)反應(yīng)物氨水或液氮，加入量以原料中每生成1克氮化鋁需加入2--5毫升的氨水或1--3毫升的液氮比例確定，氨水濃度25-35重量％.
二、物料配方原料+反應(yīng)物三、機(jī)械合金化技術(shù)條件配好的物料入球磨機(jī)進(jìn)行機(jī)械合金化處理1)機(jī)械合金化時(shí)間6-30小時(shí)；2)機(jī)械合金化轉(zhuǎn)速150-300轉(zhuǎn)/分鐘；3)機(jī)械合金化用球氧化鋁陶瓷球或不銹鋼球；
4)球料比1∶5或2∶3或3∶2。
與共知技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果通過高能機(jī)械合金化處理，提高了粉末中鋁的表面活性，并使得氨水中的氮與其發(fā)生反應(yīng)生成所需要的氮化鋁。由于反應(yīng)是在高能機(jī)械合金化過程中進(jìn)行，鋁表面活性強(qiáng)，易形成需要的氮化鋁，且生成的氮化鋁在機(jī)械合金化過程中被鑲嵌進(jìn)入到表面活性較高的金屬粉末中，形成金屬與氮化鋁的復(fù)合金屬粉末，這種較高活性的金屬粉末與新生成的氮化鋁在高能機(jī)械合金化的作用下，表面新鮮，易形成結(jié)合較牢固的金屬與氮化鋁復(fù)合粉末。所獲得的含氮化鋁復(fù)合金屬粉末再通過壓制燒結(jié)后，可獲得較高綜合性能的金屬氮化鋁復(fù)合材料。
另外，這種制備方法，氮化鋁的含量在機(jī)械合金化的過程中完成，易于調(diào)整，可制備滿足不同性能要求的金屬氮化鋁復(fù)合材料。
(四)具體實(shí)施方案實(shí)施例一按0.7重量％的鋁粉和99.3重量％的銅粉，以及2ml/g氨水為物料；并以球料比為2∶3、轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為8小時(shí)的條件下進(jìn)行機(jī)械合金化處理，氨水濃度為35重量％。
實(shí)施例二按20重量％的鋁粉與80重量％的鈦粉或100重量％的鋁粉，以及3ml/g液氮為原料；并以球料比為1∶5、轉(zhuǎn)速為280轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30小時(shí)的條件下進(jìn)行機(jī)械合金化處理。
實(shí)施例三按100重量％的銅鋁合金粉(其中，鋁占合金重量的40％)或鈦鋁合金粉(其中，鋁占合金重量的40％)，以及3ml/g氨水為原料；并以球料比為3∶2、轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為20小時(shí)的條件進(jìn)行機(jī)械合金化處理，氨水濃度為25重量％。
權(quán)利要求
1.一種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，其特征是，該法的配方是原料+反應(yīng)物，所述原料是金屬粉和鋁粉；或金屬與鋁的合金粉末，其中鋁元素占合金量的0.6-40％，余量為金屬；粉末粒度小于45微米，所述反應(yīng)物是氨水或液氮，氨水濃度為25-35重量％，其加入量以原料中每生成1克氮化鋁需加入2-5ml的氨水或1-3ml液氮來確定。
2.跟據(jù)權(quán)利要求1所述的含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，其特征是金屬粉是銅粉、鈦粉或鋁粉。
3.跟據(jù)權(quán)利要求2所述的含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，其特征是，所述金屬與鋁的合金是銅、鈦或鋁與鋁的合金。
4.據(jù)據(jù)權(quán)利要求3所述的含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，其特征是，氨水濃度為25-35重量％。
5.一種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，將權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的配方原料加入球磨機(jī)中進(jìn)行機(jī)械合金化處理，其特征是，機(jī)械合金化時(shí)間為6-30小時(shí)，機(jī)械合金化轉(zhuǎn)速為150-300轉(zhuǎn)/分鐘，合金化用球?yàn)檠趸X陶瓷球或不銹鋼球，球料比為1∶5或2∶3或3∶2。
6.跟據(jù)權(quán)利要求5所述的含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，其特征是，采用高能球磨罐進(jìn)行機(jī)械合金化處理。
全文摘要
一種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末的制備方法，該方法以金屬粉包括銅粉、鈦粉、鋁粉，或金屬包括銅、鈦、鋁和鋁的合金粉末為原料，以氨水或液氮為反應(yīng)劑，加入球磨機(jī)中進(jìn)行機(jī)械合金化處理，并控制好機(jī)械合金化的時(shí)間、轉(zhuǎn)速、球料比等技術(shù)條件，使得合金粉末中鋁發(fā)生全部或部分氮化，最終獲得含氮化鋁復(fù)合金屬粉末。制備了這種含氮化鋁復(fù)合金屬粉末后，就可通過壓制、燒結(jié)、加工等工藝來制備含氮化鋁增強(qiáng)金屬的金屬基復(fù)合材料，可以應(yīng)用到需要散熱快的電器設(shè)備中。
文檔編號(hào)B22F9/20GK1616166SQ200410079589
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者陳敬超, 周曉龍, 曹建春, 杜焰, 張昆華, 于杰 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)