本发明属于金属基复合材料领域，涉及一种纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体、复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、传统金属材料在高温条件下的机械性能和导电性能普遍受限，难以满足现代工业对高性能材料日益增长的需求。高温环境对金属材料的性能提出了更高的挑战，许多传统金属材料在高温下性能显著下降，这极大地限制了它们在高端应用领域中的广泛使用。为了克服这一难题，科研人员开始探索将纳米陶瓷颗粒作为硬质相材料引入到金属基体中，以期显著提升金属基材料的综合性能，包括机械强度、耐磨性、耐高温性等。
2、然而，纳米陶瓷颗粒的引入虽然带来了性能提升的可能性，但其高表面能和易团聚的特性也给材料的制备带来了极大的困难。如何实现高含量的纳米级陶瓷颗粒在金属基体中的均匀分散，同时避免高温下的氧化和团聚，一直是本领域面临的技术挑战。
3、现有的制备方法，如传统高温熔炼超声分散法和粉末冶金法，在尝试解决这一问题时均表现出一定的局限性。高温熔炼超声分散法在金属熔化后加入纳米陶瓷颗粒，但由于高温液体的剧烈运动，纳米陶瓷颗粒易于氧化和团聚。尽管超声技术能在一定程度上缓解团聚问题，但长时间超声处理又可能引发纳米陶瓷颗粒在高温下的其他不良反应，从而影响复合材料的性能。粉末冶金法通常采用机械球磨混合金属粉末与纳米陶瓷颗粒。然而，这种方法不仅可能导致金属粉末变形，影响粉末的尺寸分布和形状规则性，球磨分散还不利于高含量纳米陶瓷颗粒的复合，加剧了纳米陶瓷颗粒的团聚倾向(如图1)，进而影响材料的均匀性和整体性能。不仅如此，机械球磨过程中产生的热量和机械应力也可能对纳米陶瓷颗粒造成损害，进一步影响最终材料的性能。
4、综上所述，现有制备方法在解决纳米陶瓷颗粒分散和防止氧化团聚方面仍存在局限性，金属材料在高温条件下的性能提升仍面临诸多挑战。因此，研发新的制备技术，以实现高含量纳米陶瓷颗粒在金属基体中的均匀分散和防止高温下的氧化团聚，对于制备高性能金属材料具有重要意义。这将为现代工业提供更多高性能、高可靠性的金属材料选择，推动高端应用领域的进一步发展。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体、复合材料及其制备方法，以实现高含量纳米陶瓷颗粒在金属基体中的均匀分散，从而显著提高复合材料的性能。
2、为达到上述目的，本发明提供一种纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体的制备方法，包括以下步骤：
3、s1：将纳米陶瓷颗粒与微米级金属粉末按比例进行超声共振混合，获得金属-陶瓷复合混粉；
4、s2：将金属-陶瓷复合混粉加入到高温熔盐中并进行机械搅拌，获得熔盐-陶瓷-金属混合物；其中，熔盐的温度位于t1～t2之间，t1为熔盐的熔点，t2为金属粉末的熔点；
5、s3：持续加热熔盐-陶瓷-金属混合物直至其温度高于t2，并保持5～30min，使纳米陶瓷颗粒扩散到微米金属颗粒中；
6、s4：对熔盐-陶瓷-金属混合物空冷降温直至其温度低于t1，获得熔盐-陶瓷-金属块状固体；
7、s5：粉碎熔盐-陶瓷-金属块状固体，利用去离子水对粉碎后的颗粒进行除盐处理并烘干，获得纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体。
8、可选的，所述纳米陶瓷颗粒为al2o3、y2o3、zro2、si3n4、bn、aln、wc、sic、tic、zrc、tib2、zrb2、crb2中的一种。
9、可选的，金属粉末为金属或金属合金。
10、可选的，纳米陶瓷颗粒的体积纯度为95～100％，粒径为<200nm。
11、可选的，金属粉末的体积纯度为95～100％，粒径为<10μm。
12、可选的，熔盐为碱金属和碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐以及碳酸盐中的至少一种。
13、可选的，步骤s1中，纳米陶瓷颗粒与微米级金属粉末的体积比为2:3。
14、可选的，步骤s1中，纳米陶瓷颗粒与微米级金属粉末的质量比为1:1。
15、可选的，步骤s2中，机械搅拌的转速不低于100rpm，搅拌时间不少于20min。
16、可选的，熔盐-陶瓷-金属块状固体中均匀分布有金属-陶瓷复合微粉，金属-陶瓷复合微粉表现为金属微球上均匀镶嵌有纳米陶瓷颗粒；
17、可选的，步骤s5中，将熔盐-陶瓷-金属块状固体研磨破碎至粒径小于毫米级。
18、可选的，步骤s5中，将除盐后的颗粒放入真空干燥箱中，在200℃下干燥至无液体残留。
19、本发明还提供一种根据上述方法制备得到的纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体。
20、本发明还提供一种纳米陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
21、使用如前述的制备方法获得纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体；
22、在惰性气体的保护下，在高温高压下将纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体热压烧结，通过变形热处理工艺制备出块状的纳米陶瓷增强金属基复合材料。
23、可选的，热压烧结的温度为1200～1800℃，热压烧结的压力为7～8mpa，热压烧结的时间不低于30min。
24、可选的，惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气以及氡气中的至少一种。
25、本发明还提供一种根据上述方法制备得到的纳米陶瓷增强金属基复合材料。
26、本发明还提供一种合金制品，合金制品主要由上述的纳米陶瓷增强金属基复合材料制成。
27、本发明的有益效果在于：
28、首先，相较于传统的高温熔炼超声分散法和粉末冶金法，本发明通过采用纳米颗粒与熔盐同时加热的方式，熔盐处理温度相较传统方法更低，从而有效防止了纳米颗粒在高温环境下的氧化，也有助于保持声共振处理后纳米颗粒的均匀分散，大大减少了颗粒团聚的可能性。
29、其次，本发明利用超声共振技术进行混粉，这一方法与传统的机械球磨相比对粉体的物理和化学性质影响较小。超声共振不仅不会改变粉体的原始形状，还能保持其球形状态，这对于提高后续加工的致密度至关重要。更重要的是，超声共振技术实现高含量纳米陶瓷颗粒的有效分散，确保制备出的金属基复合材料具有高含量且分布均匀的纳米陶瓷颗粒，从而显著提升了材料的整体性能。
30、综上所述，本发明不仅优化了纳米陶瓷颗粒的分散性和防氧化性能，还改善了粉末的形态和分散性，为制备高性能的金属基纳米复合材料提供了一种创新且有效的途径。
31、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米陶瓷颗粒为al2o3、y2o3、zro2、si3n4、bn、aln、wc、sic、tic、zrc、tib2、zrb2、crb2中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属粉末为金属或金属合金。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米陶瓷颗粒的体积纯度为95～100％，粒径为<200nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属粉末的体积纯度为95～100％，粒径为<10μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述熔盐为碱金属和碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐以及碳酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，纳米陶瓷颗粒与微米级金属粉末的体积比为2:3。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，纳米陶瓷颗粒与微米级金属粉末的质量比为1:1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，机械搅拌的转速不低于100rpm，搅拌时间不少于20min。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述熔盐-陶瓷-金属块状固体中均匀分布有所述金属-陶瓷复合微粉，所述金属-陶瓷复合微粉表现为金属微球上均匀镶嵌有所述纳米陶瓷颗粒。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中，将所述熔盐-陶瓷-金属块状固体研磨破碎至粒径小于毫米级。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中，将除盐后的颗粒放入真空干燥箱中，在200℃下干燥至无液体残留。
13.根据权利要求1-12任一项所述方法制备得到的纳米陶瓷增强金属基球形金属粉体。
14.一种纳米陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于：所述热压烧结的温度为1200～1800℃，所述热压烧结的压力为7～8mpa，所述热压烧结的时间不低于30min。
16.根据权利要求14所述方法制备得到的纳米陶瓷增强金属基复合材料。
17.一种合金制品，其特征在于，所述合金制品主要由权利要求16所述的纳米陶瓷增强金属基复合材料制成。
