本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鋁?銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，首先分別對鋁塊和銅塊進行預(yù)處理，然后將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具中進行熱壓微區(qū)擴散成型，得到鋁?銅雙金屬復(fù)合材料。本發(fā)明專利技術(shù)鋁?銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，在鎢纖維表面物理沉積適當(dāng)厚度的Ni，有利于其向鋁和銅兩側(cè)擴散；利用鋁與銅在熔點上的差別，保證高溫條件下表面熔化的純鋁通過鎢纖維微區(qū)擴散與固態(tài)銅合金形成微米級界面結(jié)合組織，實現(xiàn)鋁和銅兩者冶金結(jié)合，形成的雙金屬復(fù)合材料除了具有鋁和銅各自優(yōu)越性能外，同時還具有較高的界面強度，其界面剪切強度可達100Mpa以上。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雙金屬復(fù)合材料制備
，具體涉及一種鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
Al-Cu異種金屬的連接廣泛應(yīng)用于冶金、電力、化工、制冷和航空航天工業(yè)中，目前，主要采用熔鑄法、爆炸焊、攪拌摩擦焊等焊接的方法實現(xiàn)Al-Cu雙金屬的連接。但由于Al、Cu兩種金屬熔點相差424℃，線膨脹系數(shù)相差40％以上，導(dǎo)電率也相差70％以上。而且Al、Cu都是易被氧化的活潑金屬元素，在焊接過程中，兩種金屬不僅易形成金屬氧化物，還極易在界面處生成金屬間化合物CuAl2，這一脆硬相致使兩種金屬連接后的材料結(jié)合強度低，其剪切強度一般為50-60MPa，而且使用過程中易生成裂紋。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁-銅復(fù)合材料結(jié)合強度低，使用過程中易生成裂紋的問題。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是，一種鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，首先分別對鋁塊和銅塊進行預(yù)處理，然后將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具中進行熱壓微區(qū)擴散成型，得到鋁-銅雙金屬復(fù)合材料。本專利技術(shù)的特點還在于，鋁塊和銅塊的預(yù)處理：將純銅或純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗1～5min，再用酒精清洗。鎢纖維網(wǎng)表面沉積鎳是用酒精沖洗鎢纖維網(wǎng)表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空度達到6.67×10-2Pa后，對鎢纖維網(wǎng)表面沉積鎳10～30min。熱壓微區(qū)擴散成型的具體過程為：將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具，然后將熱壓模具放入真空熱壓燒結(jié)爐中，對真空熱壓燒結(jié)爐抽真空，當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)真空度達到6.67×10-3Pa～6.67×10-2Pa后開始加熱燒結(jié)20～60min，加熱溫度到580～640℃后保溫10～90min，加熱過程中給熱壓模具加壓2-6Mpa，待鋁-銅完成微區(qū)擴散成型后，隨爐冷卻。本專利技術(shù)的有益效果是，本專利技術(shù)鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，在鎢纖維表面物理沉積適當(dāng)厚度的Ni，有利于其向鋁和銅兩側(cè)擴散；利用鋁與銅在熔點上的差別，保證高溫條件下表面熔化的純鋁通過鎢纖維微區(qū)擴散與固態(tài)銅合金形成微米級界面結(jié)合組織，實現(xiàn)鋁和銅兩者冶金結(jié)合，形成的雙金屬復(fù)合材料除了具有鋁和銅各自優(yōu)越性能外，同時還具有較高的界面強度，其界面剪切強度可達100Mpa以上。附圖說明圖1是實施例2制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料界面結(jié)合區(qū)組織；圖2是實施例2制備的鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的剪切強度曲線。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)進行詳細說明。本專利技術(shù)鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，首先分別對鋁塊和銅塊進行預(yù)處理，然后將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具中進行熱壓微區(qū)擴散成型，得到鋁-銅雙金屬復(fù)合材料。具體步驟為：步驟1，將純銅或純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗1～5min，再用酒精清洗后備用步驟2，用酒精沖洗鎢纖維網(wǎng)表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空度達到6.67×10-2Pa后，對鎢纖維網(wǎng)表面沉積鎳10～30min；步驟3，將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具，然后將熱壓模具放入真空熱壓燒結(jié)爐中，為了防止界面上出現(xiàn)氧化物，對真空熱壓燒結(jié)爐抽真空，當(dāng)燒結(jié)爐內(nèi)真空度達到6.67×10-3Pa～6.67×10-2Pa后開始加熱燒結(jié)20～60min，加熱溫度到580～640℃后保溫10～90min，加熱過程中給熱壓模具加壓2-6Mpa，待鋁-銅完成微區(qū)擴散成型后，隨爐冷卻，得到鋁-銅雙金屬復(fù)合材料。Ni材料作為鎢纖維表面沉積材料，其中Ni元素可與Al形成多孔結(jié)構(gòu)界面組織，Ni與Cu無限固溶；在制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料時，不同目數(shù)的鎢纖維可以隔離純鋁與純銅之間整體擴散，抑制金屬件化合物產(chǎn)生CuAl2，強化鋁-銅雙金屬材料界面組織，實現(xiàn)鋁-銅雙金屬材料高強度冶金結(jié)合。本專利技術(shù)鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，結(jié)合界面均勻，同時還具有較高的界面強度，其界面剪切強度最高可達100Mpa以上，其制備工藝簡單可靠，綠色環(huán)保。實施例1制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料，將純鋁加工尺寸為Φ30mm×20mm圓柱體，同時，準備尺寸大小為Φ30mm×30mm的純銅；將純銅和純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗1min，再用酒精清洗后保存?zhèn)溆茫粚?0目的鎢纖維網(wǎng)用酒精沖洗表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空度達到6.67×10-2Pa后，對30目的鎢纖維網(wǎng)表面沉積Ni材料15min；將純鋁、30目鎢纖維網(wǎng)、純銅放置于HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐內(nèi)的熱壓模具中，為了防止界面上出現(xiàn)氧化物，首先對HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐抽真空，當(dāng)真空熱壓爐內(nèi)真空度達到6.67×10-2Pa后，加熱30min，溫度到600℃后保溫40min，加熱過程中給熱壓模具加壓3Mpa，待鋁-銅完成微區(qū)擴散成型后，隨爐冷卻，即可獲得高強度鋁-銅雙金屬材料，界面剪切強度可達96MPa。實施例2制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料，將純鋁加工尺寸為Φ40mm×30mm圓柱體，同時，準備尺寸大小為Φ40mm×30mm的純銅；將純銅和純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗2min，再用酒精清洗后保存?zhèn)溆茫粚?0目的鎢纖維網(wǎng)用酒精沖洗表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空度達到6.67×10-2Pa后，對60目的鎢纖維網(wǎng)表面沉積Ni材料20min；將純鋁、60目鎢纖維網(wǎng)、純銅放置于HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐內(nèi)的熱壓模具中，為了防止界面上出現(xiàn)氧化物，首先對HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐抽真空，當(dāng)真空熱壓爐內(nèi)真空度達到3.34×10-2Pa后，加熱35min，溫度到620℃后保溫50min，加熱過程中給熱壓模具加壓4Mpa，待鋁-銅完成微區(qū)擴散成型后，隨爐冷卻，即可獲得高強度鋁-銅雙金屬材料，界面剪切強度可達104MPa。圖1為本實施例制備的鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的結(jié)合界面組織，在圖1左側(cè)為純鋁(Al)，右側(cè)為純銅(Cu)，中間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為界面過渡層與兩側(cè)的純鋁和純銅緊密結(jié)合，并且還有白色的鎢纖維存在，起到強化界面的作用。圖2為本實施例制備的鋁-銅雙金屬復(fù)合材料進行剪切實驗，所獲得的剪切強度曲線，從圖2中可以看到實施例下界面的剪切強度可達104.2Mpa。實施例3制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料，將純鋁加工尺寸為Φ40mm×30mm圓柱體，同時，準備尺寸大小為Φ40mm×30mm的純銅；將純銅和純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗3min，再用酒精清洗后保存?zhèn)溆茫粚?00目的鎢纖維網(wǎng)用酒精沖洗表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空度達到6.67×10-2Pa后，對100目的鎢纖維網(wǎng)表面沉積Ni材料25min；將純鋁、100目鎢纖維網(wǎng)、純銅放置于HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐內(nèi)的熱壓模具中，為了防止界面上出現(xiàn)氧化物，首先對HVRY-2型高真空高溫?zé)釅簾Y(jié)爐抽真空，當(dāng)真空熱壓爐內(nèi)真空度達到3.34×10-2Pa后，加熱40min，溫度到630℃后保溫50min，加熱過程中給熱壓模具加壓4Mpa，待鋁-銅完成微區(qū)擴散成型后，隨爐冷卻，即可獲得高強度鋁-銅雙金屬材料，界面剪切強度可達100MPa。實施例4制備鋁-銅雙金屬復(fù)合材料，將純鋁加工尺寸為Φ50mm×3本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種鋁?銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，首先分別對鋁塊和銅塊進行預(yù)處理，然后將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具中進行熱壓微區(qū)擴散成型，得到鋁?銅雙金屬復(fù)合材料。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，首先分別對鋁塊和銅塊進行預(yù)處理，然后將表面沉積鎳的鎢纖維網(wǎng)置于鋁和銅之間，一并放置于熱壓磨具中進行熱壓微區(qū)擴散成型，得到鋁-銅雙金屬復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，鋁塊和銅塊的預(yù)處理：將純銅或純鋁浸泡在10％硝酸酒精進行酸洗，酸洗1～5min，再用酒精清洗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-銅雙金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，鎢纖維網(wǎng)表面沉積鎳是用酒精沖洗鎢纖維網(wǎng)表面油漬，隨后放入物理氣相沉積爐中抽真空，當(dāng)真空...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒軍濤，梁淑華，魏艷妮，羅永光，曲洪濤，
申請(專利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61
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