【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于復(fù)合材料制造和粉末冶金，具體涉及一種高效率原位合成(ni2b+c)/cu復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著工業(yè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，該領(lǐng)域?qū)︺~基復(fù)合材料綜合性能的要求日益提高，特別是在電氣觸點、高速鐵路系統(tǒng)、導(dǎo)電環(huán)和接觸線等關(guān)鍵應(yīng)用中，銅基復(fù)合材料不僅要保持其卓越的導(dǎo)電性能，還需具備一定的強度。為了提升銅基復(fù)合材料的性能，一種有效的策略是采用原位生成技術(shù)將陶瓷相或自潤滑相引入銅基體中。這種原位生成的增強相與基體間的界面純凈無雜質(zhì)，可顯著改善材料中兩相界面的結(jié)合性能，從而賦予材料優(yōu)異的熱力學(xué)穩(wěn)定性。在cu-ni-b4c體系中，因銅基體內(nèi)原位生成的ni2b增強相具有高強度和良好的導(dǎo)電性，附加產(chǎn)物c具有良好的自潤滑特性，因此有望制備出既具有高強度、又具備優(yōu)異導(dǎo)電性和耐磨性的(ni2b+c)/cu復(fù)合材料。
2、目前，常見銅基復(fù)合材料的粉末冶金方法包括無壓燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法。無壓燒結(jié)法以其設(shè)備簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)而受到青睞，但該方法制備的復(fù)合材料往往致密化程度不高，對材料的整體強度和完整性造成影響；熱壓燒結(jié)法雖然能夠制備出高度致密化的復(fù)合材料，但其制備效率較低，普遍適用于實驗室規(guī)模而非工業(yè)化批量生產(chǎn)。此外，對于原位反應(yīng)制備的復(fù)合材料而言，燒結(jié)過程中材料同步實現(xiàn)致密化和原位反應(yīng)，但二者適宜的溫度往往不太一樣。大多數(shù)情況下，燒結(jié)工藝參數(shù)是以致密化為依據(jù)而制定的，超過體系原位反應(yīng)溫度而導(dǎo)致增強相發(fā)生過度粗化，影響復(fù)合材料的性能。因此，開發(fā)一種新的制備工藝，使復(fù)合材料高度致密化的同時，降低制備周期以及能耗，并通過精細(xì)調(diào)
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種高效率原位合成(ni2b+c)/cu復(fù)合材料的制備方法，解決了現(xiàn)有原位反應(yīng)制備金屬基復(fù)合材料制備效率低下以及制備過程中由于燒結(jié)溫度與原位反應(yīng)溫度不匹配而導(dǎo)致的增強相尺寸和分布無法控制的問題。
2、本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是，高效率原位合成(ni2b+c)/cu復(fù)合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：
3、步驟1、稱取cu-10wt.%ni粉和b4c粉，在cu-10wt.%ni粉中加入真空泵油并使二者充分混合，得到混合物a；再向混合物a中加入稱取的b4c粉，進行球磨振動混粉，得到混合物c；
4、步驟2、將步驟1得到的混合物c放置于石墨模具中在真空環(huán)境下進行有壓力的致密化燒結(jié)，隨爐冷卻后，得到致密化cu-ni-b4c塊體；
5、步驟3、將步驟2得到的致密化cu-ni-b4c塊體批量置于真空環(huán)境中進行無壓原位反應(yīng)燒結(jié)處理，隨爐冷卻后，得到(ni2b+c)/cu復(fù)合材料。
6、本專利技術(shù)的特點還在于：
7、步驟1具體為：
8、步驟1.1、按照質(zhì)量比為85:0.9-1.1的比例分別稱取cu-10wt.%ni粉和b4c粉，在稱取的cu-10wt.%ni粉中加入真空泵油，之后在三維振動混粉機中混粉1-2h，混粉機頻率為40-60hz，得到混合物a；
9、步驟1.2、將步驟1.1稱取的b4c粉加入混合物a中得到混合物b，將混合物b在三維振動混粉機中進行混粉1-2h，混粉時加入zro2磨球，且zro2磨球與混合物b的質(zhì)量比為1:1-3，混粉機頻率為40-60hz，混粉后得到混合物c。
10、cu-10wt.%ni粉的粒徑為100-150μm，b4c粉的粒徑為0.5-1μm。
11、真空泵油的質(zhì)量為cu-10wt.%ni粉質(zhì)量的0.6wt.%-1wt.%
12、步驟1.2中，采用大球zro2磨球和小球zro2磨球進行混粉，其中大球zro2磨球的直徑為8-11mm，小球zro2磨球的直徑為3-6mm。
13、步驟2的致密化燒結(jié)過程具體為：
14、將步驟1得到的混合物c放置于石墨模具中并將其放進真空快速熱壓燒結(jié)爐中，設(shè)置爐內(nèi)真空度低于10-2pa，設(shè)置爐內(nèi)壓力為30-40mpa，在60min內(nèi)將爐內(nèi)溫度升至850-950℃并保溫0-30min進行致密化燒結(jié)，后隨爐冷卻。
15、石墨模具的直徑為40mm。
16、步驟3中的原位反應(yīng)燒結(jié)工藝為：
17、將致密化cu-ni-b4c塊體批量放進真空箱式爐中，設(shè)置爐內(nèi)真空度低于10-2pa，在90min內(nèi)將爐內(nèi)溫度升至600℃-900℃并原位反應(yīng)5-120min，后隨爐冷卻。
18、本專利技術(shù)的有益效果是：
19、本專利技術(shù)方法將材料的致密化和原位反應(yīng)分開進行，先進行有壓力的致密化燒結(jié)，再進行無壓原位反應(yīng)燒結(jié)處理，在坯體致密化后可批量進行原位反應(yīng)，并且坯體內(nèi)部增強相尺寸與分布能夠有效調(diào)控，解決了現(xiàn)有原位反應(yīng)制備金屬基復(fù)合材料過程中由于燒結(jié)溫度與原位反應(yīng)溫度不匹配而導(dǎo)致的增強相尺寸和分布無法控制的問題。本專利技術(shù)方法制備過程簡單，節(jié)約能耗，同時(ni2b+c)/cu復(fù)合材料制備效率高，且制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能。另外，本專利技術(shù)方法適用于各類原位反應(yīng)制備金屬基復(fù)合材料，應(yīng)用范圍廣，實用性極強。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟1具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述Cu-10wt.%Ni粉的粒徑為100-150μm，B4C粉的粒徑為0.5-1μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述真空泵油的質(zhì)量為Cu-10wt.%Ni粉質(zhì)量的0.6wt.%-1wt.%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟1.2中，采用大球ZrO2磨球和小球ZrO2磨球進行混粉，其中大球ZrO2磨球的直徑為8-11mm，小球ZrO2磨球的直徑為3-6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率原位合成(Ni2B+C)/Cu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟2的致密化燒結(jié)過程具體為：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。