本发明属于材料制备领域，涉及一种制备球形颗粒复合材料的方法。
背景技术：
在制备球形颗粒复合材料时，传统技术方案是将增强相球形颗粒与基体金属粉末进行机械混合，通过热轧的方式成型。这种制备方法中，增强相球形颗粒在基体金属中是随机分布的，分散状况与操作人员经验度、混合时间、粉末理化性能(如流动性)等都有较大关系，不易混合均匀，增强相球形颗粒的在基体金属中的不均匀分布，会导致复合材料的理化性能不一致，不能得到理想性能的复合材料。且传统粉末冶金会在混粉环节加入增加粉末流动性的助剂，该助剂在后期工艺中不可能完全去除，影响产品性能。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种制备球形颗粒复合材料的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种制备球形颗粒复合材料的方法，包括：
采用冷喷涂法由下至上依次重叠制备多层基体金属层；
每当制得一层基体金属层，则在当前层基体金属层上以阵列的方式均匀打孔，并在所打的孔内一一对应放置增强相球形颗粒，然后机械震动当前层基体金属层，使得强相球形颗粒完全掉入所打的孔内。
作为本专利选择的一种技术方案，采用热等静压工艺对所制得的球形颗粒复合材料进行处理，以增强材料的致密度。
作为本专利选择的一种技术方案，所述基体金属层的打孔工艺采用激光打孔或电火花打孔工艺。
作为本专利选择的一种技术方案，在将增强相球形颗粒放置在孔内的过程中，利用真空吸球头抓取增强相球形颗粒，通过机器视觉进行定位，带动抓取有增强相球形颗粒的真空吸球头准确移动至对应孔的上方，并通过向真空吸球头中充气以将增强相球形颗粒准确放置于对应孔中。
作为本专利选择的一种技术方案，所打的孔径大于增强相球形颗粒的直径。
本发明的有益效果在于：
本发明所述制备球形颗粒复合材料的方法有喷涂、打孔、植球三个步骤，相对于传统粉末冶金需要6-8个步骤，大大节省设备投资和操作工艺；成型效率高，缩短生产周期；产品均匀性好，理化性能优异；工艺不引入杂质。
附图说明
图1是本发明中通过冷喷涂法所制备的一层基体金属层的示意图；
图2是本发明中在单层基体金属层上的孔布局示意图；
图3是本发明中在单层基体金属层上的孔内放置增强相球形颗粒的示意图；
图4是本发明中将增强相球形颗粒振动到位的剖视示意图；
图5是本发明中在下基体金属层上喷涂制备新的基体金属层的剖视示意图；
图6是本发明中在所制备的新基体金属层上打孔并填充增强相球形颗粒的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例
结合图1所示，通过冷喷涂法制备一层预定厚度的基体金属层1；
结合图2所示，采用精确打孔的方法(激光打孔或电火花打孔)，通过工艺精确控制打孔深度，在基体金属上制备预定阵列图案的材料孔2(孔的内径比球形颗粒略大)；
结合图3所示，用与图案对位的真空吸球头抓取增强相球形颗粒3，通过机器视觉进行定位，利用机械装置带动吸球头准确移动至预制打孔基板上方合适高度，通过真空装置充气动作将增强相球形颗粒3放置在预制图案对位孔上；
结合图4所示，通过机械震动，使增强相球形颗粒3完全掉入预定孔2位内；
结合图5和图6所示，通过冷喷涂法在基体金属层1上表面覆盖制备一层新的基体金属层4，并按照前述方法在基体金属层4上打孔5，在孔5内装入增强相球形颗粒6，如此重复制备多层基体金属层，并在每层基体金属层打孔和植球，最终得到增强相球形颗粒在基体金属中的类似晶格分布的理想状态。
通过模板图案的变化和组合，该分布甚至可以实现不同晶格类型(如面心立方、体心立方、密排六方等)的分布，以满足不同增强相体积比的要求。由于冷喷涂工艺在喷涂过程中不能做到100％致密，可通过后续的热等静压工艺进一步增强材料的致密度，强化复合材料的性能。
本发明彻底颠覆了传统制造方法，将冷喷涂技术全面引入了传统复合材料加工。使80-300um的微球在打孔预制模板上精确放置，利用冷喷涂技术的优势，通过合适的工艺，精确控制复合材料中增强相小球的位置，精确控制复合材料增强相体积含量，极大地提高材料的均匀性。相对于传统粉末冶金的机械混合方式，本专利技术极大程度地提高了复合材料掺杂相的均匀程度，达到理想晶格程度。将极大地提高复合材料的物理、化学性能，避免材料局部性能不稳定。如用在核燃料元件制造中，该技术的采用对于展平堆芯功率、增加单位燃耗、避免局部热点将起到重要作用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。