一種銅基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料合成制備領(lǐng)域，特別涉及一種銅基復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]銅材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和易于加工性能，廣泛應(yīng)用在軸承、襯套、齒輪、接頭和摩擦等組件上。然而，由于純銅材料強(qiáng)度低、耐磨性差，導(dǎo)致壽命較短，使用范圍受到限制。在一些特定領(lǐng)域，需要在保留純銅材料的金屬特性的同時(shí)提高其力學(xué)性能和機(jī)械性能。
[0003]碳化鋯是一種具有金屬屬性的高硬材料，電導(dǎo)率可達(dá)2.3X104S/cm，導(dǎo)電能力與金屬相當(dāng)，作為強(qiáng)化第二相在改善金屬材料力學(xué)性能方面具有較好的應(yīng)用前景。但現(xiàn)在大部分技術(shù)在制備過程需在氫氣氛中進(jìn)行，危險(xiǎn)性高，工藝復(fù)雜，控制參數(shù)較多，需要精確控制反應(yīng)溫度，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明公開了一種統(tǒng)計(jì)復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]S100、將混合粉體放入球磨罐中加入球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨；
[0006]S200、將球磨后的混合粉體放入石墨模具中，然后一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)；
[0007]S300、燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為銅基復(fù)合材料。
[0008]本發(fā)明所公開的方法簡(jiǎn)便，所需控制的工藝參數(shù)較少，克服了其他方法工藝參數(shù)控制復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量難以保證的缺點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種統(tǒng)計(jì)復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]S100、將混合粉體放入球磨罐中加入球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨；
[0011]S200、將球磨后的混合粉體放入石墨模具中，然后一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)；
[0012]S300、燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為銅基復(fù)合材料。
[0013]本實(shí)施例中所述的方法簡(jiǎn)單，制備的銅基復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐磨損性能和易加工性能，適用于制作受沖擊和易磨損工況環(huán)境中的部件。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟SlOO中的混合粉體成分為銅粉和碳化鋯粉，其中銅粉和碳化鋯粉按質(zhì)量百分比99.5?92.5: 0.5?7.5配比。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述銅粉的粒徑分布為3?5 μ m，純度為99.97% ;碳化鋯粉的粒徑分布為3?5 μ m，純度為99.99 %。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟SlOO中球磨時(shí)間為I?3小時(shí)，球磨介質(zhì)為ZrC球，球磨罐轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S200中真空熱壓燒結(jié)時(shí)最高燒結(jié)溫度為850?900°C，升溫速率為15°C /min。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S200中復(fù)合材料在最高燒結(jié)溫度燒結(jié)保持恒溫10?15min，燒結(jié)的同時(shí)向真空熱壓爐施加30?40MPa的壓力。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，將銅粉(粒徑分布為3?5μπι，純度為99.97% )和碳化鋯粉(粒徑分布為3?5 μπι，純度為99.99% )混合粉按質(zhì)量百分比99.5: 0.5放入球磨罐中球磨2h，球磨介質(zhì)為碳化錯(cuò)球，球粉比為5: 1，轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封；球磨后混合粉體放入石墨模具中，一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)，最高燒結(jié)溫度為850°C，升溫速率為15°C /min ;在最高燒結(jié)溫度保溫1min并施加30MPa的壓力。燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的銅基復(fù)合材料的顯微維氏硬度為138.9HV0.2，在載荷20N、磨損時(shí)間1min條件下摩擦系數(shù)和磨損量分為0.613、7.38X 10 2mm3。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，將銅粉(粒徑分布為3?5μπι，純度為99.97% )和碳化鋯粉(粒徑分布為3?5 μπι，純度為99.99% )混合粉按質(zhì)量百分比96.0: 4.0放入球磨罐中球磨2h，球磨介質(zhì)為碳化錯(cuò)球，球粉比為5: 1，轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封；球磨后混合粉體放入石墨模具中，一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)，最高燒結(jié)溫度為875°C，升溫速率為15°C /min ;在最高燒結(jié)溫度保溫12.5min并施加35MPa的壓力。燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的銅基復(fù)合材料的顯微維氏硬度為150.1HV0.2，在載荷20N、磨損時(shí)間1min條件下摩擦系數(shù)和磨損量分為0.675、7.12X10 W。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，將銅粉(粒徑分布為3?5μπι，純度為99.97% )和碳化鋯粉(粒徑分布為3?5 μπι，純度為99.99% )混合粉按質(zhì)量百分比92.5: 7.5放入球磨罐中球磨2h，球磨介質(zhì)為碳化錯(cuò)球，球粉比為5: 1，轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封；球磨后混合粉體放入石墨模具中，一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)，最高燒結(jié)溫度為900°C，升溫速率為15°C /min ;在最高燒結(jié)溫度保溫15min并施加40MPa的壓力。燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的銅基復(fù)合材料的顯微維氏硬度為168.5HV0.2，在載荷20N、磨損時(shí)間1min條件下摩擦系數(shù)和磨損量分為0.725、6.85 X 10 2mm3。
[0022]本發(fā)明所公開的方法簡(jiǎn)便，所需控制的工藝參數(shù)較少，克服了其他方法工藝參數(shù)控制復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量難以保證的缺點(diǎn)。
[0023]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: S100、將混合粉體放入球磨罐中加入球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨； S200、將球磨后的混合粉體放入石墨模具中，然后一同放置在真空熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)； S300、燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為銅基復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:優(yōu)選的，所述步驟SlOO中的混合粉體成分為銅粉和碳化鋯粉，其中銅粉和碳化鋯粉按質(zhì)量百分比99.5?92.5: 0.5 ?7.5 配比。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述銅粉的粒徑分布為3?5 μ m，純度為99.97% ;碳化鋯粉的粒徑分布為3?5 μ m，純度為99.99%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟SlOO中球磨時(shí)間為I?3小時(shí)，球磨介質(zhì)為ZrC球，球磨罐轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟S200中真空熱壓燒結(jié)時(shí)最高燒結(jié)溫度為850?900°C，升溫速率為15°C /min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟S200中復(fù)合材料在最高燒結(jié)溫度燒結(jié)保持恒溫10?15min，燒結(jié)的同時(shí)向真空熱壓爐施加30?40MPa的壓力。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銅基復(fù)合材料的制備方法，所述方法以銅粉和碳化鋯粉為原料，采用球磨機(jī)對(duì)原材料進(jìn)行球磨，球磨介質(zhì)為碳化鋯球，球磨過程中在球磨罐內(nèi)充入高純氬氣并密封。球磨后將混合粉末放入石墨模具中，利用真空熱壓爐進(jìn)行燒結(jié)，在最高燒結(jié)溫度時(shí)保持恒溫并施加壓力。燒結(jié)結(jié)束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為本發(fā)明銅基復(fù)合材料。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，制備的銅基復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐磨損性能和易加工性能，適用于制作受沖擊和易磨損工況環(huán)境中的部件。
【IPC分類】C22C9/00, C22C1/05
【公開號(hào)】CN105063397
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510475259
【發(fā)明人】張英, 李存軍, 趙華, 王海榮, 陳靜華, 厲梁
【申請(qǐng)人】舟山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月6日