本發明屬于金屬材料制備技術領域，具體涉及一種高強度復合金屬材料的制備方法。
背景技術：
金屬的腐蝕類型分為干腐蝕和濕腐蝕兩種。干腐蝕指在無液態水存在下的干氣體中的腐蝕，主要發生在高溫操作時；濕腐蝕是指在有水存在的情況下發生的腐蝕，由于大氣中普遍含有水，且在化工生產中也經常處理各種水溶液，因此濕腐蝕比干腐蝕更常見。
我國大部分地區特別是北方地區水資源相對稀缺，隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，工農業及生活用水的需求量逐年增加，水資源的開發利用變得越來越重要。在我國的水資源中，地下水是一種十分寶貴的資源，因具有分布廣、水質好、不易污染等特點，正被越來越廣泛地開發和應用。但由于自然界本身巖質狀況地下水中含鐵量很高，在使用過程中常會腐蝕金屬表面，隨著循環冷卻水技術的發展及反滲透應用的越來越廣泛，金屬鋼材等的銹蝕問題日益突出，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬材料和設備的重量約為金屬年產量的20份以上，對金屬制品采取各種防腐措施前除銹是首要的工藝步驟。目前，除銹方法主要有機械法、化學法兩大類，機械法是由人工敲鏟、打磨，缺點是勞動強度大、效率低、粉塵污染嚴重，銹垢難以清除干凈，化學法具有效果好、效率高、工藝操作簡單成本低等優點；但常規的化學處理除銹劑都是酸性的，在清洗去除鐵銹的同時，也會對金屬表面造成溶蝕，引起新的腐蝕，因此，在使用常規酸性除銹劑時，一般還需要同時配合緩蝕劑使用，不僅使用操作麻煩，而且增加成本，并且除銹后清洗液的排放也會造成環境污染。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種高強度復合金屬材料的制備方法，
本發明提供了如下的技術方案：
一種高強度復合金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
一、將鋼材混合熔煉，溫度為1800-2200℃，待剛才完全熔化后加入金屬碳化物和金屬氮化物，混煉3-5h后得到材料一；
二、向材料一中加入鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合粉末，將溫度升至2400-2500℃，混煉2-3h后，導入成型槽內，冷卻至常溫，得到材料二；
三、將材料二轉入坩堝內，再在其上放置鋁熱劑壓塊，然后將坩堝置入超重力燃燒裝置內燃燒，超重力燃燒裝置的真空度2-5pa，轉速為1800-2000r/min，鋁熱劑壓塊引燃電流12-15a，燃燒時間50-60min，得到材料三；
四、將材料三置于保護性氣體中，加熱熔化，形成漿液，再進行澆筑，即可得到復合金屬材料。
優選的，所述步驟一的鋼材包括哈德菲爾高錳鋼、奧氏體錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼中的任一種或多種的組合。
優選的，所述步驟一的金屬碳化物和金屬氮化物粒徑為200-400微米。
優選的，所述步驟二的混合粉末在球磨機內加入溶劑混合并研磨5-8h。
優選的，所述溶劑為無水乙醇、丙酮或無水乙醇與丙酮的混合物。
優選的，所述混合粉末中鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合摩爾比為4:1:3。
優選的，所述步驟四加熱過程中加入si、ni、mn、ni、ti、zr、sn和cr。
優選的，所述步驟四的保護性氣體為氮氣、氬氣和氦氣中的任一種或多種的組合。
本發明的有益效果是：
本發明中，si、ni和mn的結合能夠提高金屬材料的耐磨性和韌性，各種金屬的組合還能提高強度、硬度、淬透性，提高其抗干腐蝕性，改善加工性能。
本發明加入了部分稀土元素，能夠脫去主體金屬中的有害元素，起到凈化金屬液的作用，控制金屬材料的微結構形態，細化晶粒，強化表面張力，顯著提高金屬材料的抗干、濕腐蝕性。
本發明操作簡單，工序合理，合成效率高，所制備的復合金屬材料硬度高，強度大，是一種性能優異的復合金屬材料，應用前景廣泛。
具體實施方式
實施例1
一種高強度復合金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
一、將鋼材混合熔煉，溫度為2200℃，待剛才完全熔化后加入金屬碳化物和金屬氮化物，混煉3h后得到材料一；
二、向材料一中加入鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合粉末，將溫度升至2500℃，混煉3h后，導入成型槽內，冷卻至常溫，得到材料二；
三、將材料二轉入坩堝內，再在其上放置鋁熱劑壓塊，然后將坩堝置入超重力燃燒裝置內燃燒，超重力燃燒裝置的真空度5pa，轉速為2000r/min，鋁熱劑壓塊引燃電流12a，燃燒時間60min，得到材料三；
四、將材料三置于保護性氣體中，加熱熔化，形成漿液，再進行澆筑，即可得到復合金屬材料。
步驟一的鋼材包括哈德菲爾高錳鋼、奧氏體錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼的組合。
步驟一的金屬碳化物和金屬氮化物粒徑為400微米。
步驟二的混合粉末在球磨機內加入溶劑混合并研磨8h。
溶劑為無水乙醇與丙酮的混合物。
混合粉末中鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合摩爾比為4:1:3。
步驟四加熱過程中加入si、ni、mn、ni、ti、zr、sn和cr。
步驟四的保護性氣體為氮氣、氬氣和氦氣的組合。
實施例2
一種高強度復合金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
一、將鋼材混合熔煉，溫度為2200℃，待剛才完全熔化后加入金屬碳化物和金屬氮化物，混煉5h后得到材料一；
二、向材料一中加入鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合粉末，將溫度升至2500℃，混煉3h后，導入成型槽內，冷卻至常溫，得到材料二；
三、將材料二轉入坩堝內，再在其上放置鋁熱劑壓塊，然后將坩堝置入超重力燃燒裝置內燃燒，超重力燃燒裝置的真空度2pa，轉速為12000r/min，鋁熱劑壓塊引燃電流12a，燃燒時間60min，得到材料三；
四、將材料三置于保護性氣體中，加熱熔化，形成漿液，再進行澆筑，即可得到復合金屬材料。
步驟一的鋼材包括哈德菲爾高錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼的組合。
步驟一的金屬碳化物和金屬氮化物粒徑為200微米。
步驟二的混合粉末在球磨機內加入溶劑混合并研磨8h。
溶劑為無水乙醇。
混合粉末中鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合摩爾比為4:1:3。
步驟四加熱過程中加入si、ni、mn、ni、ti、zr、sn和cr。
步驟四的保護性氣體為氬氣和氦氣的組合。
實施例3
一種高強度復合金屬材料的制備方法，包括以下步驟：
一、將鋼材混合熔煉，溫度為2000℃，待剛才完全熔化后加入金屬碳化物和金屬氮化物，混煉3h后得到材料一；
二、向材料一中加入鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合粉末，將溫度升至2500℃，混煉2h后，導入成型槽內，冷卻至常溫，得到材料二；
三、將材料二轉入坩堝內，再在其上放置鋁熱劑壓塊，然后將坩堝置入超重力燃燒裝置內燃燒，超重力燃燒裝置的真空度5pa，轉速為2000r/min，鋁熱劑壓塊引燃電流15a，燃燒時間60min，得到材料三；
四、將材料三置于保護性氣體中，加熱熔化，形成漿液，再進行澆筑，即可得到復合金屬材料。
步驟一的鋼材包括哈德菲爾高錳鋼、奧氏體錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼的組合。
步驟一的金屬碳化物和金屬氮化物粒徑為400微米。
步驟二的混合粉末在球磨機內加入溶劑混合并研磨8h。
溶劑為無水乙醇與丙酮的混合物。
混合粉末中鋁粉、三氧化二鐵粉和氧化鋅粉的混合摩爾比為4:1:3。
步驟四加熱過程中加入si、ni、mn、ni、ti、zr、sn和cr。
步驟四的保護性氣體為氮氣、氬氣和氦氣的組合。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。