[发明专利]一种高导高耐磨铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种高导高耐磨铜基复合材料及其制备方法。本发明的高导高耐磨铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：将铜基材料电极作为自耗电极，采用自耗电弧熔炼法进行熔炼，得铸锭，即得；所述铜基材料电极包括铜基体和增强相，所述增强相为碳化物、氧化物、硼化物、难熔金属中的一种；所述难熔金属为W、Mo中的至少一种。相比于粉末冶金方法，本发明的制备方法制得的铜基复合材料具有高耐磨、高强度、高导电的优点，且致密度高，塑性和韧性较好。

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种高导高耐磨铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着我国现代航空、高速铁路、机电和电子工业的迅猛发展，服役条件愈加苛刻，尤其是在需要能量(电和热)传导的载流摩擦磨损领域，铜合金已难以满足实际工况的服役要求。研究者向铜基体中引入增强相从而得到铜基复合材料，增强相引起的电子散射作用远远低于固溶在铜基体中的原子(合金化元素)引起的铜原子点阵畸变对电子的散射作用，因此铜基复合材料能够在提高铜基体室温和高温性能、摩擦磨损性能以及其他性能的同时不会明显降低铜基体的传导性能。现有技术中，主要采用粉末冶金法制备铜基复合材料，但制得的铜基复合材料具有塑性较差、致密度低等缺点，影响铜基复合材料的后续加工以及性能的提升。

申请公布号为CN108441670A的中国发明专利申请文件中公开了一种利用真空自耗电弧炉制备铜铬50电接触材料的方法，该方法包括以下步骤：将铜粉和铬粉混合后冷等静压出合金棒料，然后将合金棒料在真空烧结炉中烧结，然后将烧结后的棒料在真空自耗电弧炉中熔炼。该方法中仅公开了铜铬合金的制备过程，并没有公开添加有其他增强相的铜基复合材料是否同样能够采用上述方法制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高导高耐磨铜基复合材料的制备方法，该制备方法能够提高制备的铜基复合材料的塑性和韧性。

本发明的目的还在于提供一种塑性和韧性较好的高导高耐磨铜基复合材料。

为实现上述目的，本发明的高导高耐磨铜基复合材料的制备方法采用的技术方案为：

一种高导高耐磨铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铜基材料电极作为自耗电极，采用自耗电弧熔炼法进行熔炼，得铸锭，即得；所述铜基材料电极包括铜基体和增强相，所述增强相为碳化物、氧化物、硼化物、难熔金属中的一种；所述难熔金属为W、Mo中的至少一种。

增强相具有较高的熔点(均在1700℃以上)、较高的热力学稳定性和化学稳定性，与铜基体有一定的润湿性能，同时不会发生使铜基复合材料性能降低的界面化学反应。增强相在铜基体中起强化作用，并在摩擦磨损中起到耐磨相和界面支持相的作用，从而提高铜基复合材料的强度以及耐摩擦磨损性能。在熔炼过程中，增强相颗粒随铜基体熔滴滴落，然后凝固成铸锭，增强相颗粒在铜基体中均匀分布，使得铜基复合材料具有较高的致密度，从而提高了铜基复合材料的塑性和韧性。

所述铜基材料电极由包括如下步骤的方法制得：将铜基体和增强相原料混合均匀，压制成型，烧结，制得电极。先将铜基体与增强相混合有利于增强相在铜基体中分布均匀，压制及烧结均有利于提高铜基复合材料的致密度。

为保证增强效果并不影响铜基复合材料的其他性能，所述增强铜基材料电极中增强相的体积分数为0.2～45％。

所述碳化物为TiC、WC、B₄C、Cr₃C₂中的至少一种。

所述氧化物为Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、MgO、CeO₂、La₂O₃中的至少一种。