[发明专利]一种粉末形变复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

粉末形变复合材料中的W-Cu和Mo-Cu复合材料由于含有高熔点、高硬度的钨，钼元素和高导电、导热率的铜元素，使得W-Cu和Mo-Cu复合材料结合了这两种元素的优点，具有高导热性、导电性、低热膨胀系数、无磁性和较佳的高温性能，所以被广泛应用于电火花加工电极材料、电子封装材料、大规模集成电路的引线框架和固态微波管等电子器件的热沉材料以及航天高温材料等领域。但由于钨，钼与铜之间互不相溶，两者之间仅形成假合金，以至于影响合金的综合性能，而常规的熔铸和粉末冶金法难以生产高端W-Cu和Mo-Cu复合材料。

目前，W-Cu和Mo-Cu复合材料的制备方法主要有熔渗烧结法、活化烧结法、真空热压法和热等静压法，但是这些方法均存在设备成本高、成分难以准确控制、工艺过程复杂、产品价格高、产品密度低于99％、产品两相界面结合困难的问题；采用大挤压比制备形变复合材料，存在制备高钨及高钼的W-Cu(W为70％以上)和Mo-Cu(Mo为70％以上)的复合材料方法在工业上难以实际应用。现有技术制备所得W-Cu粉末形变复合材料的热处理后的性能低，表现为合金电导率为33.2m/Ω.mm²，硬度HV为152，热导率为250W/m·K，热膨胀系数为103×10^-7/℃，相对密度为98.8％。现有技术制备所得Mo-Cu粉末形变复合材料的热处理后的性能低，表现为合金电导率为28m/Ω.mm²，硬度为HB85，热导率为206W/m·K，热膨胀系数为103×10^-7/℃，相对密度为98.5％。

发明内容

本发明目的是为了解决现有W-Cu和Mo-Cu复合材料的制备方法存在设备成本高、成分难以准确控制、工艺过程复杂、产品价格高、产品相对密度低于99％、产品两相界面结合困难、热处理后的性能低以及采用大挤压比制备高钨及高钼的W-Cu和Mo-Cu的复合材料方法在工业上难以实际应用的问题，而提供一种粉末形变复合材料的制备方法。

粉末形变复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按重量百分比将10％～90％的铜粉与10％～90％的钨粉或钼粉在60r/min的条件下机械混合60h，得复合粉末；二、将复合粉末经500～1000MPa的压力制成冷压坯料，然后置于真空炉中，抽真空至真空度为10^-2Pa，以10℃/min的速度升温至900～1000℃并保温30min，再以20℃/min的速度升温至1120～1350℃并保温90min，随后以20℃/min的速度降至室温，得烧结坯料；三、将烧结坯料预热至850～950℃并保温30min，然后放入模具中，在模具预热温度300℃、压力为500～600MPa、挤压比为6～40的条件下热挤压3～6s；四、将热挤压后的坯料置于真空炉中，抽真空至真空度为10^-2Pa，以5～20℃/min的速度升温至600～1000℃并保温1～3h，然后以10～40℃/min的速度降至室温，即得粉末形变复合材料；其中步骤一中铜粉是费氏粒度为20～100μm、质量纯度为99.5％以上的电解铜粉。