專利名稱：非晶增強銅基復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及的是一種復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
由于非晶合金具有短程有序而長程無序的結(jié)構(gòu)，不存在影響合金性能的晶界、位錯、堆垛層錯等缺陷，具有優(yōu)異的力學性能，耐蝕、耐磨性能以及優(yōu)良的軟磁性、超導性等特點，成為目前國際材料界研究的熱點領(lǐng)域之一。然而，除了最近開發(fā)的少數(shù)非晶合金顯示出宏觀塑性以外，絕大部分非晶合金在服役過程表現(xiàn)為高度局域化，導致非晶合金缺乏明顯的塑性變形。這些高度局域化的剪切帶在形成過程中，由于應變軟化和熱軟化，使得剪切帶的形核與擴展同時發(fā)生，隨后的變形幾乎全部集中在該剪切帶中，造成裂紋迅速擴展而發(fā)生突然斷裂，表現(xiàn)為典型的脆性斷裂。因此，非晶合金的應用遇到很大的瓶頸。最近，非晶合金的熱塑性成形得到了廣泛的研究。當非晶合金被加熱至過冷液相區(qū)間(Supercooled Liquid Region, SLR)，合金呈現(xiàn)出一種獨特的流變性能，即急劇的軟化行為。非晶合金的熱塑性成形正是充分利用了非晶合金在SLR的軟化行為和熱穩(wěn)定性的優(yōu)點。如果非晶合金在SLR中具有很高的熱穩(wěn)定性，初始晶化時間足夠長，并且能夠滿足實際加工時間的范圍，此時，具有很低粘度的非晶合金就能夠像塑料一樣進行成形。目前， 基于非晶合金熱塑性成形的加工技術(shù)已有了一定的發(fā)展，如壓縮成形、微加工成形、納米成形、擠壓成形、軋制成形和吹模成形等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種新型復合材料，使其擁有非晶合金的高強度和晶體合金的良好塑性，實現(xiàn)強度和塑性的有效結(jié)合。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。(I)Cu40Zr44Ag8Al8大塊非晶合金的制備將純Cu、Zr、Ag和Al金屬利用真空電弧爐熔化制備成Cu4c^r44Ag8Al8基母合金坯料；再將母合金坯料粉碎，在真空條件下，采用快速感應熔化吹鑄成直徑為l_3mm的棒料。(2)大塊非晶合金的表面拋光處理。(3)把大塊非晶合金作為芯部材料與銅合金復合，芯部非晶合金的體積份數(shù)為 20%-80%，在過冷液相區(qū)間，擠壓比為3-10，擠壓速率為0. 1-0. 3 mm/s的條件下擠壓成形，制備出不同形狀的板材和棒材。所述的表面拋光處理為機械拋光或者化學拋光處理。本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點，實現(xiàn)了強度和塑性的有效結(jié)合，提高了復合材料的綜合性能。利用大塊非晶合金的熱塑性成形，該復合材料的形狀不受限制，可以制備出各種型材，如棒材、板材或者線材，生產(chǎn)工藝非常靈活；同時，外層晶體合金與芯部非晶組元也可以變更，應用到其它類似合金體系，如鋁合金/鋁基非晶、鎂合金/鎂基非晶等，材料選擇多樣化。因此，該復合材料的研制具有廣闊的工業(yè)化應用前景。
在棒材直徑為3mm，大塊非晶體積份數(shù)為20%條件下，該復合材料的抗拉強度 560MPa,屈服強度475MPa，延伸率3. 3% ；大塊非晶體積份數(shù)為75%條件下，該復合材料的抗拉強度1409MPa，屈服強度1220MPa，延伸率3. 4%。


圖1為本發(fā)明726K擠壓溫度條件下獲得的新型非晶增強銅基復合棒材。圖2為本發(fā)明70 擠壓溫度條件下獲得的新型非晶增強銅基復合棒材的橫截面照片。圖3為本發(fā)明Cu/ Cu40Zr44Ag8Al8復合材料的界面EDX能譜成分分析。結(jié)果表明界面處存在1.64 μ m厚度的界面層。
具體實施例方式本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。實施例1:(擠壓棒材1) Cu4Jr44Ag8Al8大塊非晶合金的制備
將純Cu、Zr、Ag和Al金屬利用真空電弧爐熔化制備成Cu4Jr44Ag8Al8基母合金紐扣坯料；表面機械拋光處理，再將母合金粉碎，在真空條件下，采用快速感應熔化吹鑄成直徑為 3mm的Cu4Jr44Ag8Al8非晶合金棒料。新型非晶增強銅基復合材料(擠壓棒材)的制備
用制備好的外徑為7 mm、內(nèi)徑為3 mm的中空銅合金管和上述Cu4ciZr44Ag8Al8非晶合金棒料，按擠壓比5. 4，置于棒材擠壓模具內(nèi)，在擠壓溫度為703k，擠壓速率為0. 1 mm /s的擠壓工藝條件下進行擠壓成形。最終得到所需的直徑為3 mm的Cu4c^r44Ag8Al8基非晶增強銅基復合棒材。實施例2 (擠壓棒材2 )
Cu40Zr44Ag8Al8大塊非晶合金的制備如實施例1所述。新型非晶增強銅基復合材料(擠壓棒材)的制備
用制備好的外徑為7 mm,內(nèi)徑為3 mm的中空銅合金管和上述Cu4ciZr44Ag8Al8非晶合金棒料，按擠壓比5. 4，置于棒材擠壓模具內(nèi)，在擠壓溫度為7 ,擠壓速率為0. 3 mm /s的擠壓工藝條件下進行擠壓成形。最終得到所需的直徑為3 mm的Cu4Jr44Ag8Al8基非晶增強銅基復合棒材。實施例3 (擠壓板材)
Cu40Zr44Ag8Al8大塊非晶合金的制備如實施例1所述。新型非晶增強銅基復合材料(擠壓板材)的制備
用制備好的外徑為9 mm,內(nèi)徑為3 mm的中空銅合金管和上述Cu4ciZr44Ag8Al8非晶合金棒料，按擠壓比8. 1，置于板材擠壓模具內(nèi)，在擠壓溫度為703k，擠壓速率為0. 3 mm /s的擠壓工藝條件下進行擠壓成形，最終得到厚2 mm，寬5 mm的Cu4c^r44Ag8Al8基非晶增強銅基復合板材。
權(quán)利要求
1. 一種非晶增強銅基復合材料的制備方法，包括Cu4c^r44Ag8Al8基母合金坯料的制備， 其特征是將母合金坯料粉碎，在真空條件下，采用快速感應熔化吹鑄成直徑為l_3mm的棒料，表面拋光處理，作為芯部材料與銅合金復合，芯部非晶合金的體積份數(shù)為20%-80%，在過冷液相區(qū)間，擠壓比為3-10，擠壓速率為0. 1-0. 3 mm /s的條件下擠壓板材或棒材。
全文摘要
一種非晶增強銅基復合材料的制備方法，包括Cu40Zr44Ag8Al8基母合金坯料的制備，其特征是將母合金坯料粉碎，在真空條件下，采用快速感應熔化吹鑄成直徑為1-3mm的棒料，表面拋光處理，作為芯部材料與銅合金復合，芯部非晶合金的體積份數(shù)為20%-80%，在過冷液相區(qū)間，擠壓比為3-10，擠壓速率為0.1-0.3㎜/s的條件下擠壓板材或棒材。本發(fā)明實現(xiàn)了強度和塑性的有效結(jié)合，提高了復合材料的綜合性能；利用大塊非晶合金的熱塑性成形，該復合材料的形狀不受限制，可以制備出各種型材，生產(chǎn)工藝靈活；同時，可以應用到其它類似合金體系，具有廣闊的工業(yè)化應用前景。
文檔編號C22C1/00GK102191401SQ201110088158
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者劉勇, 張麗, 朱政強, 楊湘杰, 郭洪民 申請人:南昌大學