【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，具体而言，涉及一种氧化物空心球增强金属基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、空心球增强金属基复合材料在制备航天航空用结构/功能一体化的吸能材料上具有很大的应用潜力，为了满足制备航天航空用吸能材料的需要，空心球增强金属基复合材料需要具有轻质、抗压强度高和吸能性能较佳的特点。常用的空心球为空心球玻璃微珠和氧化物空心球，空心玻璃微珠具有轻质、球形度好、吸能效率高的优点，可以有效地减轻空心球增强金属基复合材料的密度，并提高复合材料的抗压强度，但是在较高温度时，空心玻璃微珠会发生软化，导致破损严重，大大降低了复合材料的力学性能，极大的限制了其工程应用，同时空心玻璃微珠与金属基体之间的润湿性较差，也影响了复合材料的吸能性。氧化物空心球如氧化铝空心球，具有强度高、耐高温等优点，其使用温度可达1800℃，高于空心玻璃微珠(1200℃)的使用温度，在一定程度上可以解决空心球的高温使用问题，但是氧化铝空心球密度大，因而使得使用氧化铝空心球制得的空心球增强金属基复合材料，无法具备轻质的特点。可见，现有的空心球增强金属基复合材料无法兼具轻质、抗压强度高和耐高温的特点。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：现有的空心球增强金属基复合材料无法兼具轻质、抗压强度高和耐高温的特点。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，包括：
4、步骤s1、将空心玻璃微珠进行烧结处理，得到空心
5、步骤s2、将所述空心玻璃微珠预制体加入氢氧化钠溶液中，在70-90℃下搅拌反应1-2h，清洗后，烘干处理，得到预处理空心玻璃微珠预制体；
6、步骤s3、将聚乙烯吡咯烷酮、正戊醇、乙醇、水、柠檬酸钠溶液和氨水混合均匀，得到乳液；
7、步骤s4、将所述预处理空心玻璃微珠预制体加入所述乳液中，加入正硅酸乙酯，混合均匀，得到反应混合物；将所述反应混合物在30-60℃下保温22-26h，分离球状物，清洗后烘干，得到复杂表面空心玻璃微珠预制体；
8、步骤s5、将所述复杂表面空心玻璃微珠预制体和金属块置于石墨模具中，使所述金属块压在所述复杂表面空心玻璃微珠预制体的上面，在真空条件下，向所述金属块施加0.5-5mpa的压力，同时通过直流脉冲电流将所述复杂表面空心玻璃微珠预制体和金属块加热至预设温度，保温10-20min，冷却，得到中间复合材料；其中，所述直流脉冲电流由所述金属块流向所述复杂表面空心玻璃微珠预制体，所述预设温度大于所述金属块的熔点；
9、步骤s6、将所述中间复合材料进行热处理，得到氧化物空心球增强金属基复合材料。
10、较佳地，所述步骤s1中，所述烧结处理的温度为650-700℃，时间为1-2h。
11、较佳地，所述乳液中，所述聚乙烯吡咯烷酮、所述正戊醇、所述乙醇、所述水、所述柠檬酸钠溶液和所述氨水的质量之比为(1-20)：(80-99)：(1-10)：(1-20)：(1-5)：(1-8)，所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.1-0.2mol/l，所述氨水的质量分数为20％。
12、较佳地，所述步骤s5中，所述直流脉冲电流的大小为1000-10000a。
13、较佳地，所述金属块的体积与所述空心玻璃微珠的总体积之比大于1.5。
14、较佳地，所述金属块的材料为铝或镁。
15、较佳地，所述金属块的材料为铝，所述热处理包括：将所述中间复合材料在496℃下保温2h，然后在175℃下保温7h。
16、较佳地，所述金属块的材料为镁，所述热处理包括：将所述中间复合材料在340℃下保温2h，在70-75℃的水中淬火，然后在180℃下保温10h。
17、较佳地，所述步骤s1中，所述空心玻璃微珠通过如下方式获得：将空心玻璃微珠粉末倒入装有水的容器中，搅拌均匀，静置以使得空心玻璃微珠与水分层，过滤出上层未破损的空心玻璃微珠，干燥处理，得到所述空心玻璃微珠。
18、与现有技术相比，本专利技术首先对空心玻璃微珠进行烧结处理，得到空心玻璃微珠预制体，然后通过氢氧化钠溶液对空心玻璃微珠预制体进行预处理，在空心玻璃微珠表面形成大量的羟基，便于后续在乳液中与正硅酸乙酯的水解产物发生反应；正硅酸乙酯在乳液中水解后生成大量含有硅羟基的水解产物，该水解产物在特定的乳液体系中于预处理空心玻璃微珠预制体表面发生缩聚反应，从而在空心玻璃微珠预制体表面生成一层均匀密实的三维纳米结构，大大增加了空心玻璃微珠的比表面积，从而能够提高空心玻璃微珠与金属基体的结合面积，进而能够提高空心球增强金属基复合材料的抗压强度。另外，本专利技术采用直流脉冲电流加热的方式，将金属块熔融，在较小的压力下，将熔融金属渗入至空心玻璃微珠预制体的孔隙中，在该过程中，熔融金属中游离的金属离子会取代空心玻璃微珠预制体中的si，从而使得空心球玻璃微珠转化为金属氧化物空心球(如氧化铝空心球)，由于直流脉冲电流是由金属块流向复杂表面空心玻璃微珠预制体，使得金属离子向反应界面方向迁移，从而能够加速空心球玻璃微珠转化为金属氧化物空心球，与空心玻璃微珠相比，金属氧化物空心球的耐高温性能较好，因而使得制得的空心球增强金属基复合材料具备较佳的耐高温性能，由于空心球玻璃微珠转化为金属氧化物空心球中发生的是置换反应，整个反应体系的质量不变，因而制得的空心球增强金属基复合材料也具备轻质的特点。另外，本专利技术中通过热处理也能够进一步提升空心球增强金属基复合材料的力学性能。综上，本专利技术制得的空心球增强金属基复合材料具有轻质、抗压强度高和耐高温的特点。
19、本专利技术还提供了一种氧化物空心球增强金属基复合材料，采用如上所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法制得。
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1.一种氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述烧结处理的温度为650-700℃，时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述乳液中，所述聚乙烯吡咯烷酮、所述正戊醇、所述乙醇、所述水、所述柠檬酸钠溶液和所述氨水的质量之比为(1-20)：(80-99)：(1-10)：(1-20)：(1-5)：(1-8)，所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.1-0.2mol/L，所述氨水的质量分数为20％。
4.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述直流脉冲电流的大小为1000-10000A。
5.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属块的体积与所述空心玻璃微珠的总体积之比大于1.5。
6.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属块的材
7.根据权利要求6所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属块的材料为铝，所述热处理包括：将所述中间复合材料在496℃下保温2h，然后在175℃下保温7h。
8.根据权利要求6所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属块的材料为镁，所述热处理包括：将所述中间复合材料在340℃下保温2h，在70-75℃的水中淬火，然后在180℃下保温10h。
9.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述空心玻璃微珠通过如下方式获得：将空心玻璃微珠粉末倒入装有水的容器中，搅拌均匀，静置以使得空心玻璃微珠与水分层，过滤出上层未破损的空心玻璃微珠，干燥处理，得到所述空心玻璃微珠。
10.一种氧化物空心球增强金属基复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述烧结处理的温度为650-700℃，时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述乳液中，所述聚乙烯吡咯烷酮、所述正戊醇、所述乙醇、所述水、所述柠檬酸钠溶液和所述氨水的质量之比为(1-20)：(80-99)：(1-10)：(1-20)：(1-5)：(1-8)，所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.1-0.2mol/l，所述氨水的质量分数为20％。
4.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述直流脉冲电流的大小为1000-10000a。
5.根据权利要求1所述的氧化物空心球增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属块的体积与所述空心玻璃微珠的总体积之比大于1.5。
6.根据权利要求1所述的氧化...
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