技术摘要：
本发明提供了一种精确测量铝基复合材料中原位自生TiB2颗粒尺寸分布的方法，包括以下步骤：(1)材料表面清洗后吹干；(2)将清洗后的铝基复合材料放入过量的盐酸溶液中进行反应，得到TiB2颗粒悬浊液A；(3)将TiB2颗粒悬浊液A用微孔滤膜进行真空抽滤操作重复多次，直至TiB2颗  全部
背景技术：
传统的铝合金材料凭借自身高塑性、轻质量、优异的加工性能等特点在工业中得 到了广泛的应用。而铝基复合材料中增强相的存在改善了材料的比强度、比刚度、耐磨性、 抗疲劳性和高温性能，进一步扩宽了材料的应用范围。在铝基复合材料当中，原位自生TiB2 颗粒复合材料具有非常明显的优势和良好的应用场景，这主要得益于增强相颗粒TiB2材料 的性能优势和原位自生法的技术优势。首先，相比于其他增强相颗粒，TiB2具有高硬度、高 熔点、高弹性模量、高耐磨性、低热膨胀系数等优异性能，能很好弥补铝合金材料的性能缺 陷。其次，直接在铝熔体中生成增强相的原位自生技术，使得基体材料和增强相之间具有更 加稳定的结合界面和更为良好的热力学稳定性，增强相颗粒的尺寸和在基体中的分布均匀 性也较非原位自生法来说得到了很大的改善。 对于颗粒增强复合材料来说，增强相颗粒的尺寸对材料的性能具有非常大的影 响。但是就原位自生技术来说，增强相颗粒尺寸的表征存在着很多难点：(1)由于原位自生 环境的“不均匀”性，颗粒尺寸分布较宽，对尺寸表征技术的要求高；(2)由于原位自生而成 的颗粒为微纳米级别，高的总表面能使得颗粒具有很强的团聚倾向，若不将团聚体加以分 散就会导致偏大的尺寸测量结果；(3)由于颗粒是原位自生于基体当中的，在测量过程中需 要排除基体和其他第二相的干扰。 目前针对原位自生TiB2颗粒尺寸表征的技术主要可以分为两种：第一，利用扫描 电子显微镜或者透射电子显微镜进行人为计数统计，这一类方法取样代表性差，受人为因 素影响较大，缺乏一定的统计学意义；第二，将材料中的TiB2颗粒萃取出来，利用纳米粒度 分析仪进行粒度分析。然而在这一个方法当中，目前所报道的技术都未对萃取得到的TiB2 颗粒进行分散，其测得的尺寸实际为TiB2团聚体的尺寸(即二次粒径值)，而非TiB2颗粒的实 际尺寸(即一次粒径值)。 经过对现有技术的检索，申请公布号为CN  103063550A的发明专利一种精确测量 Al-Ti-B中间合金中TiB2颗粒尺寸分布的方法。首先根据合金中TiB2颗粒具有与其它相不同 化学性质的特征，用强酸溶解的方法将一定量合金中全部的TiB2颗粒提取出来，制成干净 的TiB2颗粒悬浮液；然后用激光粒度仪进行精确的尺寸统计分析。该方法中，未对萃取得到 的TiB2颗粒进行分散，其测得的尺寸实际为TiB2团聚体的尺寸，而非TiB2颗粒的实际尺寸。 因此，发明一种可以精确测量原位自生TiB2颗粒尺寸的方法具有非常重要的意 义。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种精确测量铝基复合材料中原位 4 CN 111579442 A 说　明　书 2/10 页 自生TiB2颗粒尺寸分布的方法。 本发明的目的是通过以下方案实现的： 本发明提供一种精确测量铝基复合材料中原位自生TiB2颗粒尺寸分布的方法，包 括以下步骤： (1)材料表面清洗：将原位自生TiB2铝基复合材料，打磨后超声清洗，然后吹干；此 步骤是为了去除材料表面难溶于酸的氧化膜层，防止其对后续TiB2的萃取过程有所干扰； (2)TiB2颗粒萃取：将步骤(1)清洗后的铝基复合材料放入过量的盐酸溶液中进行 反应，得到TiB2颗粒悬浊液A；由于基体Al溶于盐酸，而TiB2不溶于盐酸，反应结束后最终会 得到TiB2颗粒悬浊液A； (3)TiB2颗粒的清洗：将步骤(2)得到的TiB2颗粒悬浊液A用微孔滤膜进行真空抽滤 操作，然后将微孔滤膜放入去离子水中，通过超声使TiB2颗粒进入去离子水中形成TiB2颗粒 悬浊液B，将悬浊液B重复多次真空抽滤，直至TiB2颗粒悬浊液B的PH等于7±0.5。因为反应 结束后得到的溶液是酸性很强(PH<0)的溶液，此时溶液中的离子浓度很高，微纳米级别的 TiB2颗粒的团聚性会很强，因此我们需要对TiB2颗粒进行清洗； (4)TiB2颗粒粉末的获取：将步骤(3)真空抽滤清洗得到的TiB2颗粒悬浊液B冻干， 得到干燥的TiB2颗粒粉末；利用此方法时，由于水转化成冰会造成体积的膨胀，从而增大了 TiB2颗粒之间的距离，有效得防止其在干燥过程中的团聚产生； (5)TiB2颗粒的分散：取部分步骤(4)冻干得到的TiB2颗粒粉末，分散于去离子水当 中，得到TiB2颗粒悬浊液C，将TiB2颗粒悬浊液C进行化学分散或物理分散，或者将TiB2颗粒 悬浊液C先进行化学分散再进行物理分散； (6)TiB2颗粒的尺寸分布测试：利用纳米粒度分析仪对步骤(5)中所得的中性TiB2 颗粒悬浊液D进行粒度测试，得到TiB2颗粒尺寸分布数据。 在一些实施例中，步骤(5)中化学分散方法为：在TiB2颗粒悬浊液C中，加入阳离子 表面活性剂得到TiB2颗粒悬浊液D，然后将TiB2颗粒悬浊液D稀释并调至中性后再进行粒度 测试；物理分散方法为：将TiB2颗粒悬浊液C，利用高能超声仪超声5-15min后再进行粒度测 试。添加阳离子表面活性剂可以为TiB2颗粒提供静电位阻和空间位阻，而PH的调节可以保 证溶液中具有适当的离子浓度，为TiB2颗粒提供进一步的静电位阻效应，保证颗粒之间具 有足够的排斥作用； 在一些实施例中，步骤(5)中，先进行化学分散再进行物理分散的方法为：在TiB2 颗粒悬浊液C中，加入阳离子表面活性剂得到TiB2颗粒悬浊液D，然后将TiB2颗粒悬浊液D稀 释并调至中性，将TiB2颗粒悬浊液D，利用高能超声仪超声5-15min后再进行粒度测试。 在一些实施例中，步骤(2)中，所述盐酸溶液的质量分数为15～20％，所述过量的 盐酸溶液是按照理论上与铝基复合材料中纯铝完全发生反应所需盐酸溶液量的3～4倍。 在一些实施例中，步骤(2)中，铝基复合材料与盐酸溶液反应的后期，通过磁力搅 拌和超声操作交替进行直至Al颗粒完全溶解。 在一些实施例中，步骤(3)中，所述微孔滤膜为孔径为0.1微米的耐强酸聚四氟乙 烯微孔滤膜，抽滤时采取多张滤膜重叠的方式来减小由于抽滤引起的颗粒损失。 在一些实施例中，步骤(5)中，所述阳离子表面活性剂为：十六烷基三甲基溴化铵、 重均分子量是10000的聚醚酰亚胺或者重均分子量是1800的聚醚酰亚胺。 5 CN 111579442 A 说　明　书 3/10 页 在一些实施例中，步骤(5)中，当加入的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化 铵时，十六烷基三甲基溴化铵与TiB2颗粒粉末的质量比为mCTAB/mTiB2＝1/30～1/10；优选为 mCTAB/mTiB2＝1/30～1/15(最优浓度范围)；最优为mCTAB/mTiB2＝1/30(最优点)。 在一些实施例中，当加入的阳离子表面活性剂为重均分子量是10000的聚醚酰亚 胺时，mPEI/mTiB2＝1/30～1/6；优选为mPEI/mTiB2＝1/30～2/15，更优选为mPEI/mTiB2＝1/30～1/ 10(最优浓度范围)；最优选为mPEI/mTiB2＝1/15(最优点)。 当加入的阳离子表面活性剂为重均分子量是1800的聚醚酰亚胺时，mPEI/mTiB2＝1/ 30～1/6；优选为mPEI/mTiB2＝1/30～2/15，更优选为mPEI/mTiB2＝1/30～1/10(最优浓度范围)； 最优选为mPEI/mTiB2＝1/30(最优点)。 在一些实施例中，步骤(5)中，所述TiB2颗粒悬浊液D稀释后的浓度为0.1mg/mL。 在一些实施例中，步骤(1)中，所述铝基复合材料，用砂纸打磨至材料表面光亮，然 后依次用水和酒精通过超声方式清洗干净材料表面，最后用电吹风吹干材料表面。 与现有技术相比，在一些实施例中，本发明所提供的方法在各个检测步骤可操作 性都很强。在一些实施例中，采用冷冻干燥技术对干燥过程中团聚的产生进行抑制，并结合 化学分散和物理分散使得颗粒在水溶液中具有良好的分散性，测试得到的结果准确性高。 而目前所报道的利用纳米粒度分析仪测量TiB2颗粒尺寸分布的技术都未对颗粒进行良好 的分散，其测得的实际为团聚体的尺寸，测量结果准确性不高。在一些实施例中，数据重复 性高，环境、人为等外在因素对整个测试流程的影响很小，对测试结果的干扰性也很小。在 一些实施例中，采用的纳米粒度分析仪，每秒测试颗粒数目可达103，具有很强的统计意义。 而传统方法采用扫描电镜或者透射电镜进行的颗粒尺寸统计，样本总量小，且受人为因素 影响，统计意义并不高。 附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明一些实施例中的原位自生TiB2颗粒尺寸分布的测量方法流程图； 图2为本发明一些实施例中的不同浓度的聚醚酰亚胺(重均分子量为10000)化学 分散条件下，TiB2颗粒的尺寸分布图； 图3为本发明一些实施例中的不同浓度的聚醚酰亚胺(重均分子量为1800)化学分 散条件下，TiB2颗粒的尺寸分布图； 图4为本发明一些实施例中的不同浓度的十六烷基三甲基溴化铵(重均分子量为 364.45)化学分散条件下，TiB2颗粒的尺寸分布图； 图5为本发明实施例4-1所得TiB2颗粒的尺寸分布图； 图6为本发明一些实施例中的不同高能超声时间下TiB2颗粒的尺寸分布图； 图7为本发明一些实施例中的未添加表面活性剂条件下不同高能超声时间下TiB2 颗粒的尺寸分布图。