本發(fā)明屬于復(fù)合金屬材料軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)自粘接納米層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁金屬粉的深冷制備工藝。

背景技術(shù)：

目前，鎳和鋁塑性變形過程中，會發(fā)生放熱反應(yīng)形成鎳鋁金屬間化合物并實現(xiàn)微冶金結(jié)合。根據(jù)這一特征，鎳、鋁復(fù)合材料可以用來作為自粘接材料。目前，常采用的方法有兩種：(1)是將鎳加工成粉末材料，采用鋁箔進(jìn)行包袱，形成線材。(2)將鎳和鋁均加工成微小直徑的金屬絲，通過適當(dāng)比率的纏繞成線材。

隨著3d打印等行業(yè)的發(fā)展，人們對粉末材料的需求增加。如果采用傳統(tǒng)塑性加工方法進(jìn)行制備，由于鎳、鋁箔材才塑性變形情況下局部區(qū)域可能發(fā)生變形熱過高而導(dǎo)致鎳、鋁材料形成金屬間化合物，而使鎳鋁納米金屬粉失去相關(guān)功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)自粘接納米層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁金屬粉的深冷制備工藝，基于結(jié)合深冷疊軋與深冷球磨的復(fù)合軋制技術(shù)，來制備具有納米尺寸的高質(zhì)量鎳鋁雙金屬復(fù)合納米顆粒，在微觀情況下，所得材料為由鎳和鋁組成的層狀復(fù)合材料，為鋁/鎳/鋁……鋁/鎳/鋁多層復(fù)合材料，材料中鎳與鋁界面處不形成鎳鋁金屬間化合物。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種生產(chǎn)自粘接納米層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁金屬粉的深冷制備工藝，包括：

第一步：以純鎳和純鋁金屬箔材為原料；

第二步：將金屬鋁箔和金屬鎳箔加工成完全相同尺寸的片材；

第三步：按照鋁/鎳/鋁/鎳…鋁進(jìn)行堆疊，通過壓機(jī)消除它們界面的空氣；

第四步：將材料放入液氮中進(jìn)行冷卻，冷卻10分鐘，實現(xiàn)材料溫度被均勻冷卻到-190℃左右；

第五步：將材料取出，進(jìn)行深冷軋制，軋制結(jié)束后，軋件溫度控制在-50℃以下；

第六步：將軋制后的帶材進(jìn)行折疊，放入液氮中重新冷卻，冷卻時間3-5分鐘；

第七步：將冷卻的材料再進(jìn)行深冷軋制；

第八步：重復(fù)第六步和第七步10-20次，生產(chǎn)出無金屬間化合物的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材，將制備的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材進(jìn)行深冷球磨處理，制備出層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁納米粉末。

所述鎳箔軋制前的厚度為20-50μm，鋁箔軋制前的厚度為20-50μm。

所述第三步中最終材料的厚度為0.1-0.5mm。

所述深冷軋制的壓下率為40％-60％。

深冷球磨處理時，采用液氮對球磨過程進(jìn)行冷卻，防止金屬間發(fā)生自反應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用深冷疊軋與深冷球磨相結(jié)合的技術(shù)，制備的復(fù)合鎳鋁納米顆粒在3d打印、焊接、噴涂等領(lǐng)域具有廣闊前景。

附圖說明

圖1所示為層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁雙金屬納米顆粒的深冷軋制制備流程圖。

圖2所示為經(jīng)過深冷疊軋后形成鎳鋁復(fù)合材料。該材料為深冷球磨過程提供原料。

圖3所示為層狀納米顆粒的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。

如圖1所示，一種生產(chǎn)自粘接納米層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁金屬粉的深冷制備工藝，通過多道次深冷累積軋制，軋件形成層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材。通過深冷球磨，制備出納米粉末。具體步驟如下：

第一步：以純鎳和純鋁金屬箔材為原料，鎳箔1制前的厚度為20-50μm，鋁箔2軋制前的厚度為20-50μm。

第二步：將鋁箔2和鎳箔1加工成完全相同尺寸的片材。

第三步：按照鋁/鎳/鋁/鎳…鋁進(jìn)行堆疊，通過壓機(jī)消除它們界面的空氣，最終得厚度為0.1-0.5mm的鎳/鋁/…鎳/鋁堆疊的片材3。

第四步：將材料放入裝有液氮的深冷箱4中進(jìn)行冷卻，冷卻10分鐘，溫度被均勻冷卻到-190℃左右。

第五步：將材料取出，以壓下率((h-h)/h)在50％左右進(jìn)行深冷軋制。軋制結(jié)束后，軋件5溫度控制在零下50度以下。

其中，h是軋制前軋件厚度，h是軋制后軋件厚度。

第六步：將軋制后的帶材進(jìn)行折疊，放入液氮中重新冷卻，冷卻時間在3-5分鐘。

第七步：將冷卻的材料再進(jìn)行深冷軋制，壓下率維持在40％-60％。

重復(fù)第六步和第七步10-20次，生產(chǎn)出無金屬間化合物的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材。

第八步：將制備的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材8利用球磨機(jī)7進(jìn)行深冷球磨處理，制備出層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁納米粉末9。球磨過程中，采用液氮進(jìn)行冷卻，防止鎳鋁發(fā)生反應(yīng)，失去自粘接功能。

本發(fā)明的主要原理為利用超低溫塑性變形，金屬鎳與金屬鋁之間結(jié)合力相對較弱，從而不形成金屬間化合物。與此同時，超低溫情況下，金屬鎳與金屬鋁均具有良好的塑性，從而實現(xiàn)多道次塑性變形。

圖2所示為經(jīng)過深冷疊軋后形成鎳鋁復(fù)合材料。。

圖3所示為層狀納米顆粒9示意圖。其由不同厚度的鎳、鋁相間，界面處無金屬間化合物。該粉末的直徑大小在50-200μm。

用此發(fā)明制備的超細(xì)晶鎳鋁層狀復(fù)合粉末可以作為3d打印的粉末材料，也可以用于自粘接材料領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種生產(chǎn)自粘接納米層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁金屬粉的深冷制備工藝，將金屬鋁箔和金屬鎳箔加工成完全相同尺寸的片材；按照鋁/鎳/鋁/鎳/…/鋁進(jìn)行堆疊，通過壓機(jī)消除它們界面的空氣；將材料放入液氮中冷卻到?190℃左右；取出進(jìn)行深冷軋制，軋制結(jié)束后，軋件溫度在?50℃以下；將軋制后的帶材進(jìn)行折疊，放入液氮中重新冷卻，再進(jìn)行深冷軋制；重復(fù)10?20次，生產(chǎn)出無金屬間化合物的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材，將制備的鎳鋁雙金屬復(fù)合箔材進(jìn)行深冷球磨處理，制備出層狀結(jié)構(gòu)的鎳鋁納米粉末，本發(fā)明基于結(jié)合深冷疊軋與深冷球磨的復(fù)合軋制技術(shù)，所得材料為鋁/鎳/鋁……鋁/鎳/鋁多層復(fù)合材料，材料中鎳與鋁界面處不形成鎳鋁金屬間化合物。

技術(shù)研發(fā)人員：喻海良;崔曉輝;王青山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.14
技術(shù)公布日：2017.10.20