[发明专利]一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料，由0.5～6.3wt％TiCx和基体铜合金组成，所述基体铜合金组成的质量比成分为：4.0～15.5wt％Ni、2.5～8.5wt％Sn、Fe≤0.3wt％、Zn≤0.2wt％、Mn≤0.15wt％、Nb≤0.08wt％、Pb≤0.02wt％，杂质总含量≤0.5wt％，余量为Cu；所述制备方法包括以下步骤：

步骤一：

将配好比例的Ti₂SnC和Ti₃SnC₂粉体经过超声波清洗经晾干后，与铜粉共同放入真空球磨罐中，用真空泵抽真空至1×10^-2帕后通入氩气，通过球磨获得混合均匀的粉体材料；

步骤二：

将步骤一所得混合均匀的铜粉体材料经过冷压—SPS烧结—高温保温处理，获得非计量比TiCx/Cu-Sn中间体材料；

步骤三：

将纯铜、纯镍按配比置于真空感应熔炼炉中，充分熔化后按配比加入纯锡和TiCx/Cu-Sn中间体材料，升高温度保温一段时间后，然后降温浇铸制备TiCx/Cu-Ni-Sn复合材料铸锭坯料；

步骤四：

对步骤三得到的TiCx/Cu-Ni-Sn复合材料铸锭坯料进行高温长时间均匀化处理，进行热锻、固溶、室温水淬和铣面后再进行冷轧加工；

所述步骤一中Ti₂SnC和Ti₃SnC₂的质量比介于3:1和2:1之间，所述Ti₂SnC和Ti₃SnC2所含锡元素与中间体中铜元素的质量比不大于0.15:1；

所述步骤二中SPS烧结温度为850-900摄氏度，烧结压力范围为20-35兆帕，烧结时间为7-9分钟。

2.根据权利要求1所述的一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其成分特征在于，所述Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料，包括3wt％TiCx和基体铜合金，所述基体铜合金组成的质量比成分为：10wt％Ni、7wt％Sn、Fe≤0.2wt％、Zn≤0.15wt％、Mn≤0.10wt％、Nb≤0.08wt％、Pb≤0.02wt％、杂质≤0.4wt％、余量为Cu。

3.根据权利要求1所述的一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述Ti₃SnC₂粉体粒度40-60微米之间，Ti₂SnC粉体粒度10-20微米之间，球磨球料比为2:1，球磨转速为150～300转/分钟，球磨时间为15-28小时。

4.根据权利要求1所述的一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中SPS烧结后的高温保温处理的保温，范围为900-975℃之间，时间介于1-6h，保温温度越高，保温时间越短。

5.根据权利要求1所述的一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的真空熔炼过程中，采用高纯石墨作为坩埚，熔炼真空度1.5×10^-2帕,达到真空度后通入高纯氩气作为熔炼保护气氛；加料顺序为纯铜和纯镍先熔化，升高温度达到1300-1400摄氏度，并保温5-10分钟，然后加入锡和中间体材料，保温到1340-1450摄氏度，并保温20-30分钟,充分促进中间体材料的稀释熔化，降温至1200-1300摄氏度进行铁模浇铸制备TiCx/Cu-Ni-Sn复合材料铸锭坯料。

6.根据权利要求1所述的一种Cu-Ni-Sn-TiCx铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中高温均匀化的温度范围为800-900摄氏度，时间为20-40小时，始锻温度和终锻温度范围为650-800摄氏度，保温时间为1-2小时，锻造比介于1.2-1.6之间，热锻重复次数3-6次，固溶温度范围820-920摄氏度，室温水淬，经过铣面之后，再进行5-10道次冷轧加工，冷轧总变形量70-90％，然后进行时效，时效温度范围300-450摄氏度，时效时间范围1-4小时。