[发明专利]一种芯状自组装复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯状自组装复合材料，尤其是涉及一种铜基合金/不锈钢芯状自组装复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科技和高技术产业的迅速发展，对材料提出了更高的性能要求，因而拥有单一材料无法达到的特殊性能和综合性能的复合材料越来越受到青睐。铜具有优良的导电导热性能，但比较柔软；而不锈钢的导热性和导电性均比较差，但具有良好的耐腐蚀性(1、Z.Livne andA.Munitz：Characterization of explosively bonded iron and copper plate.J.Mater.Sci.22，1495(1987)；2、A.A.Hermas，K.Ogura，and T.Adachi：Accumulation of cooper layer on a surfacein the anodic polarization of stainless-steel containing Cu at different temperatures，Electrochim.Acta 40(7)，837(1995))。铜和不锈钢的芯状复合材料在电子、机械等工业具有广泛的市场需求(3、M.Van Cleemput，H.Jones，M.Van Der Burgt，J-R Barrau，J.A.Lee，Y.Eyssa，and H-J.Schneider-Muntau：Copper/stainless steel conductor for high field pulsed magnets.Phys.B(Amsterdam)216，226(1996)；4、W.Grunberger，M.Heilmaier，and L.Schultz：High-strength，high-nitrogen stainless steel-copper composite wires for conductors in pulsed high-field magnets.Mater.Lett.52，154(2002))，由于不锈钢与Cu基合金性能上的差异，两种材料的复合是非常困难的，一般方法是先通过机械加工的方法制备单一的管状铜合金，然后通过镀膜等工艺制备出芯状的复合材料(5、M.L.Santella and A.B.Patterson：Wetting of iron aluminide alloys by Ag，Au，and Cu.Mater.Sci.Eng.，A 258，270(1998))。但由于此制备工艺复杂，而且成本较高，其产业化受到很大限制。因此，寻找一种简单而且廉价的Cu基合金/不锈钢芯状复合材料的制备技术是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单廉价的铜基合金/不锈钢芯状自组装复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案是采用高频熔炼炉熔化选定成分的合金，然后通过简单的浇铸法工艺，制备出芯状Cu基合金/不锈钢复合材料。同时利用液相调幅分解型合金(即合金在液相中呈现两相分离)的性质，可以有效地控制复合材料的内外组成相的成分，从而实现了对复合材料结构的可调控型设计，这种复合材料在此称作自组装复合材料。

本发明所述的一种芯状自组装复合材料包括内芯和外层，内芯为铜基合金内芯，外层为不锈钢层；或内芯为不锈钢内芯，外层为铜基合金层。

利用液相调幅分解型合金的性质，可有效控制复合材料的内外层组成相以及组成相的成分。

不锈钢选自马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。按国家标准，按质量百分比，马氏体不锈钢的成分为：C：0～1.00％，Cr：13％～19％，可微含Mo、Ti、Nb、V、Si、Ni等中的至少一种，余为铁；奥氏体不锈钢的成分为：C＜0.15％，Cr：17％～19％，Ni：8％～12％，可微含Mo、Ti、Nb、V、Si等中的至少一种，余为铁；铁素体不锈钢的成分为：C＜0.12％，Cr：16％～18％，可微含Mo、Ti、Nb、V、Si、Ni等中的至少一种，余为铁。

本发明所述的一种芯状自组装复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)按质量百分比，按预先设定的芯状自组装复合材料的成分，称量铜、铁、铬各金属放入高频熔炼炉熔化；

2)将熔化的合金液体浇铸于管状模具，冷却至常温后从模具中取出，即得铜基合金/不锈钢芯状自组装复合材料。