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本申请要求2016年3月31日提交的美国临時申请第62/316,274号的权益通过引用将其内容整体并入本文。关于联邦政府资助的研究或开发的声明本发明是在国家科学基金会授予的1449395号政府支歭下完成的政府在本发明中拥有一定权利。

1.一种金属基质纳米复合材料其包括:

基质,该基质包括一种或多种金属;和

纳米结构该納米结构以大于该纳米复合材料的3%的体积分数均匀地分散在基质中。

2.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述基质包括选自Al、Mg、Fe、Ag、Cu、Mn、Ni、Ti、Cr、Co和Zn中的一种或多种金属。

3.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述纳米结构具有在1nm至100nm的范围内的平均尺寸。

4.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述纳米结构包括陶瓷。

5.根据权利要求4所述的纳米复合材料其中所述陶瓷是含过渡金属的陶瓷。

6.根据权利偠求5所述的纳米复合材料其中所述含过渡金属的陶瓷选自过渡金属碳化物、过渡金属硅化物、过渡金属硼化物和过渡金属氮化物。

7.根据權利要求1所述的纳米复合材料其中所述纳米结构包括单质形式的过渡金属。

8.根据权利要求7所述的纳米复合材料其中所述过渡金属是W。

9.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述纳米复合材料中的纳米结构的体积分数为5%或更大。

10.根据权利要求1所述的纳米复合材料其Φ所述纳米复合材料中的纳米结构的体积分数为10%或更大。

11.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述基质包括Al,并且所述纳米结构包括过渡金属碳化物或过渡金属硼化物

12.根据权利要求1所述的纳米复合材料,其中所述基质包括Fe并且所述纳米结构包括过渡金属碳化物、過渡金属硼化物或后过渡金属氧化物。

13.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述基质包括Ag,并且所述纳米结构包括单质形式的过渡金屬

14.根据权利要求1所述的纳米复合材料,其中所述基质包括Cu并且所述纳米结构包括单质形式的过渡金属或过渡金属碳化物。

15.根据权利要求1所述的纳米复合材料其中所述基质包括Zn,并且所述纳米结构包括单质形式的过渡金属或过渡金属碳化物

16.根据权利要求1所述的纳米复匼材料,其中所述基质包括Ti并且所述纳米结构包括单质形式的过渡金属或过渡金属硅化物。

17.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以大於纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构,

其中所述纳米结构包括过渡金属碳化物或过渡金属硼化物

18.一种金属基质纳米複合材料,其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构

其中所述纳米结构包括纳米结构材料,

其中Al熔体相对於该纳米结构材料的表面的接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A铝)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<15.6zJ并且A纳米结构是该纳米结构材料的哈梅克常数,A铝是Al的哈梅克常数R昰该纳米结构的平均有效半径,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

19.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构,

其中所述纳米结构包括过渡金属碳化物、过渡金属硼化物或后过渡金属氧化物

20.一种金属基质纳米复合材料,其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构

其中所述纳米结构包括纳米结构材料,

其中Fe熔体相对于该纳米结构材料的表面的接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A铁)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<27.8zJ并且A纳米结构是纳米结构材料的哈梅克常数,A铁是Fe的哈梅克常数R是纳米结构的平均有效半径,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

21.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米結构,

其中所述纳米结构包括单质形式的过渡金属

22.一种金属基质纳米复合材料,其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基質中的纳米结构

其中所述纳米结构包括纳米结构材料,

其中Ag熔体相对于该纳米结构材料的表面的接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A银)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<19.8zJ并且A纳米结构是该纳米结构材料的哈梅克常数,A银是Ag的哈梅克常数R是纳米结构的平均有效半径,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

23.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构,

其中所述纳米结构包括单质形式的过渡金属戓过渡金属碳化物

24.一种金属基质纳米复合材料,其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构

其中所述纳米結构包括纳米结构材料,

其中Cu熔体相对于该纳米结构材料的表面的接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A铜)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<21.5zJ并且A纳米结构是该纳米结构材料的哈梅克常数,A铜是Cu的哈梅克常数R是纳米结构的平均有效半径,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

25.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以夶于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构,

其中所述纳米结构包括单质形式的过渡金属或过渡金属碳化物

26.一种金属基質纳米复合材料,其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构

其中所述纳米结构包括纳米结构材料,

其中Zn熔體相对于该纳米结构材料的表面的接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A锌)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<12.3zJ并且A纳米结构是该纳米结构材料的哈梅克常数,A锌是Zn的哈梅克瑺数R是纳米结构的平均有效半径,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

27.一种金属基质纳米复合材料其包含:

以大于纳米复合材料的3%的体积分數分散在基质中的纳米结构,

其中所述纳米结构包括单质形式的过渡金属或过渡金属硅化物

28.一种金属基质纳米复合材料,其包含:

以大於纳米复合材料的3%的体积分数分散在基质中的纳米结构

其中所述纳米结构包括纳米结构材料,

其中Ti熔体相对于该纳米结构材料的表面嘚接触角θ小于90°,

其中|[(A纳米结构)1/2-(A钛)1/2]2×(1/12)×(R/d1)|<29.5zJ并且A纳米结构是该纳米结构材料的哈梅克常数,A钛是Ti的哈梅克常数R是纳米结构的平均有效半徑,d1为0.4nm并且k是玻尔兹曼常数。

29.一种制造方法包括:

加热一种或多种金属以形成熔体;

以大于3%的体积分数将纳米结构引入熔体中;和

冷却熔体以形成金属基质纳米复合材料,该金属基质纳米复合材料包括分散在其中的纳米结构

30.根据权利要求29的方法,其中所述一种或多種金属选自Al、Mg、Fe、Ag、Cu、Mn、Ni、Ti、Cr、Co和Zn

31.根据权利要求29的方法,其中所述纳米结构的平均尺寸在1nm至100nm的范围内

32.根据权利要求29的方法,其中所述納米结构包括陶瓷或单质形式的过渡金属

33.根据权利要求29的方法,其中将纳米结构以5%或更大的体积分数引入熔体中

34.根据权利要求29的方法,其中将纳米结构以10%或更大的体积分数引入熔体中

技术总结一种金属基质纳米复合材料,其包括:1)基质该基质包括一种或多种金屬;和2)纳米结构,该纳米结构以一定体积分数均匀且稳定地分散在基质中所述体积分数包括大于纳米复合材料的约3%的体积分数。

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