[发明专利]液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法及电磁烧结装置

权利要求书

1.一种液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 混合粉体的制备：将含铜粉末和高熔点硬质材料粉末按照预定配比充分均匀混合配料，得到混合粉体，含铜粉末和高熔点硬质材料粉末分别为纳米级粉末、微米级粉末或不同的纳米级和微米级粒度混合粉末，高熔点硬质材料的熔点高于含铜粉末的熔点，且高熔点硬质材料在高温条件下不与含铜粉末中各种元素发生化学反应；

b. 铜基复合材料预制坯的制备：对在所述步骤a中制备的混合粉体，通过压力加工或压制成型方式制备铜基复合材料预制坯；

c. 稳恒磁场下液相烧结：在液相烧结过程中，在不与铜基复合材料预制坯化学反应的非氧化保护气氛条件下或真空保护条件下，对在所述步骤b中制备的铜基复合材料预制坯进行液相烧结，同时向铜基复合材料预制坯施加强静磁场，使铜基复合材料预制坯完全处于稳恒磁场下，利用磁场产生的磁场力和洛伦兹力抑制高熔点硬质材料颗粒弥散在含铜的导电熔体中的运动，增加导电熔体的有效粘度，增强高熔点硬质材料颗粒的运动阻力，使悬浮在导电熔体中的高熔点硬质材料颗粒保持原位，防止高熔点硬质材料颗粒的团聚和分层，从而使高熔点硬质材料颗粒均匀弥散在导电熔体中；

d. 致密高强度铜基复合材料坯锭冷却：对在所述步骤c中制备的均匀弥散高熔点硬质材料颗粒的导电熔体进行快速冷却，获得高熔点硬质材料颗粒弥散强化的铜合金的致密的高强度铜基复合材料坯锭。

2.根据权利要求1所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤a中，高熔点硬质材料为硬质高熔点陶瓷或者硬质高熔点金属，所述含铜粉末为纯铜粉末或铜合金粉末。

3.根据权利要求2所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：硬质高熔点陶瓷为氧化铝、碳化硅、硼化钛或氧化锆。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤c中，稳恒磁场为在整个液相烧结过程中施加的恒定磁场，或者为在烧结升温、降温和保温过程中分别设定的不同磁感应强度的分时恒定磁场，或者为磁感应强度随烧结温度不同而单调变化的分段恒定磁场。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤c中，稳恒磁场为由超导磁体、电阻磁体或者超导-电阻混合磁体产生的恒定磁场，其磁感应强度为0.01-20T，磁体的室温口径为50-1500mm；磁力线方向与铜基复合材料预制坯的轴向方向平行或者垂直。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤c中，非氧化保护气氛由惰性气体、还原性气体或者由惰性气体和还原性气体形成的混合气体提供，惰性气体为氮气、氩气和氦气中的任意一种气体或任意几种的混合气体，还原性气体为氢气、甲烷和一氧化碳中的任意一种气体或任意几种的混合气体。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤c中，烧结温度为900~1300℃，保温时间为0.5~240小时，升温速率和降温速率为0.1-1000℃/min。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的液相烧结制备高熔点硬质材料颗粒弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤a中，混合配料的过程采用V型混料机或行星式球磨机进行，混料转速为10-1500r/min，混料时间为0.5-240h，混料过程在惰性气体或还原性气体的保护下进行；或者混合配料的过程采用内氧化法制备混合粉体。