[发明专利]一种液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料及其制备方法，该复合材料包括0.5％～4％的稀土氧化物，余量为铜以及不可避免的杂质；本发明的液液掺杂过程中，先将稀土硝酸盐与铜酸铵液液混合，随着将混合物溶液进行蒸发结晶和烘干处理以获得稀土酮酸铵晶体粉末，再对其进行焙烧、掺杂铜粉、还原、压制和烧结，得到晶内分布的稀土氧化物铜基材料。本发明可使大多数稀土氧化物颗粒位于铜粉晶粒内部，少数分布在晶界上，使得所制备的稀土氧化物铜基复合材料的润湿性好、致密度高、强度高、导电性优异、加工性能良好，且工艺简单、易操作、适用性强。

技术领域

本发明涉及铜基复合材料技术领域，尤其是涉及一种液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代化的发展，纯铜制品已经不能满足现代发展的使用需求，需要制备高性能铜合金。在铜中添加稀土元素不仅可以提高铜合金的再结晶温度和室温抗蠕变性能，而且明显降低铜的塑脆转变温度，增加延伸率。由于稀土氧化物的热力学性能相当稳定，稀土掺杂铜合金不仅常用作高温结构材料，而且也广泛用于功能材料，可应用在：①真空触头材料；②导电弹性材料和集成电路引线框架材料；③用于微波管结构、导电及点焊电极材料；④航空航天用的高温部件。

目前，稀土氧化物铜基复合材料通常采用①传统粉末冶金法：将稀土氧化物与纯铜粉混合均匀→压制成型→烧结，传统粉末冶金方法不能同时实现稀土氧化物粒子的细化与分布均匀化；②机械合金化法：采用高能球磨机使铜粉与细小的稀土氧化物粒子混合、变形、使粉末达到原子级的紧密结合状态，直至形成合金固溶体，并使稀土氧化物粒子分布均匀，然后压制、烧结、加工成形。此方法的缺点是得到的晶粒尺寸较大；③复合电沉积法：通过将镀液中的氧化物、矿物与树脂等颗粒与基体金属或合金共沉积到阴极表面形成复合镀层。此方法的稀土氧化物颗粒在镀液中均匀悬浮不易控制；④反应喷射沉积法：利用含氧氮气做雾化气，同时氧化Cu-RE合金雾滴中的RE，生产细小的稀土氧化物粒子，然后沉积得到一定体积的稀土氧化物铜基复合材料。此方法中的含氧量控制较难；⑤液相原位反应法：将Cu-RE合金液态在液相线温度下与含氧气氛原位方法形成稀土氧化物粒子，而合金液失去RE后发生等温凝固，从而在铜基体上得到了弥散的稀土氧化物粒子。

对于含颗粒增强相的铜合金材料而言，颗粒与基体材料在弹性模量和变形能力上均存在一定程度的失配，因此在变形过程中不可避免地在颗粒处产生局部应力/应变集中，容易诱发微裂纹的形成并最终导致材料的失效。外加颗粒尺寸越大，颗粒与基体之间变形协调越困难，越易于微裂纹的萌生、扩展，从而降低材料的延韧性。

普通粉末冶金制备的稀土氧化物弥散强化铜合金中稀土氧化物颗粒主要位于晶界上，在变形过程中应力/应变集中于晶界处，使得微裂纹往往萌生于晶界处，引发沿晶界开裂。此外，稀土氧化物颗粒尺寸较大，高的应力/应变集中还容易引起颗粒/基体界面脱粘和颗粒破裂，进一步加快失效进程。以上因素导致普通粉末冶金制备的稀土氧化物弥散强化铜合金的塑性仍未满足变形深加工的需求。

因此，如何提供一种润湿性好、致密度高、强度高、导电性优异、延韧性高以及加工性能良好的稀土氧化物铜基复合材料，以适应现阶段的工业发展需要是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料，该稀土氧化物铜基复合材料的润湿性好、致密度高、强度高、导电性优异、延韧性高以及加工性能良好。本发明的另一目的是提供一种上述液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：0.5％～4％的稀土氧化物，余量为铜以及不可避免的杂质。

优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化钕或氧化铽。

一种上述的液液掺杂稀土氧化物铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：