[发明专利]一种纤维结构钼铜复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种冶金技术领域，涉及复合材料的制备工艺，尤其是一种致密均匀、特征明显的纤维结构组织、钼含量可调且范围较宽的钼铜复合材料及其制备方法。 

背景技术

钼铜复合材料是由钼、铜两种单体均匀混合而成的特殊功能材料。它综合了钼与铜的本征物理性能，具备良好的抗熔焊、耐烧损和高温强度、高导电导热等性能，因而广泛应用于电子、电力、军事等领域。

钼铜两种元素既不互溶又不形成金属间化合物，因此，钼铜复合材料采用常规粉末冶金工艺制备，主要有熔渗法、液相活化烧结法。

熔渗法包括两种，一种是将钼粉压制、烧结形成一定孔隙度的钼骨架，而后在钼骨架上放置所渗的铜粉或铜坯，置于真空环境下使铜熔化浸渗到钼骨架中，形成钼铜复合材料；该技术的优点是产品中的骨架强度较高，不易松散，缺点是预烧骨架中总伴有极少量的闭孔存在，产品难以达到99%以上的高致密度。另一种是在钼粉中混有一定量的铜粉（铜粉比例不需达产品要求），此混合粉经压制、烧结形成骨架，而后同前述的方法渗铜，制得钼铜复合材料；该技术的优点是产品中的骨架可避免闭孔形成，钼骨架中的孔隙基本被铜填充，缺点是产品的钼含量很难提高，对于尺寸、形状较复杂的产品难以制备，同时产品中易产生杂质和气体，使合金元素难以分散均匀、结构致密，效率较低，且需要的粉末质量要求较高，制造成本高。

液相活化烧结法采用常规液相烧结工艺的方法，即混粉、压制和烧结。在此基础上，通过在压坯中加入微量的活化元素如钴、镍等，由此使烧结温度降低。该技术的优点是产品的尺寸精度提高，且气密性提高，缺点是活化处理过程中引入新的元素，降低合金的导热性和导电性。

另外，上述两者方法中都有压制的过程。由于钼、铜(钼：10.22g/cm³，铜：8.93g/cm³)的比重相差较小，成形较难，产品易存在孔隙分布不均、难以完全致密等问题。

本发明克服了上述缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种致密度高、杂质含量低、组织结构均匀、钼含量可调且范围较宽的钼铜复合材料及其制备方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种纤维结构钼铜复合材料，其特征是所述纤维结构钼铜复合材料的微观形貌为纤维结构组织，成份为（wt%）: 钼含量为55%~90%，其余为铜。

对于上述钼的重量百分比，可以为55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89或90%。

针对上述的纤维结构钼铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将直径为0.1~500??m的钼纤维通过铺制、叠配制成适度蓬松的二维纤维毡，二维纤维毡中孔隙率最大达90%；

（2）将纤维毡进行模压压制得到三维纤维预制体，压制压力控制在20-80 MPa范围内；

（3）将铜锭和钼纤维三维预制体一起放置于ZrO₂烧结舟中，铜放置于钼纤维预制体上面；

（4）将烧结舟置于真空环境下，真空度保持在1×10^-3Pa以上，加热升温速度为3~11℃/min，温度为1180℃~1350℃，保温时间为0.5h~2h；

（5）随炉冷却至160℃以下出炉，将所得钼铜合金坯表面的富铜除去，即得到纤维结构的钼铜复合材料。

在上述方案的基础上，所述步骤二中三维钼纤维预制体的孔隙率为15%-34%，对于上述三维钼纤维预制体的孔隙率可以为15%，16%，17%，18%，19%，20%，21%，22%，23%，24%，25%，26%，27%，28%，29%，30%，31%，32%，33%或34%；步骤三中铜锭的重量为根据填充钼纤维预制体孔隙率的105%-120%，铜锭的重量可以为根据填充钼纤维预制体孔隙率的105%，106%，107%，108%，109%，110%，111%，112%，113%，114%，115%，116%，117%，118%，119%或120%。