[发明专利]一种含有氮化铝粉体的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有氮化铝粉体的复合材料，以质量份计，该复合材料包括以下组分：氮化铝粉体5‑15份、二氧化硅粉0.5‑1份、铜85‑95份。还公开了制备方法，包括混料：以质量份计，将氮化铝粉体5‑15份、二氧化硅粉0.5‑1份、铜85‑95份混合均匀得到混合粉末；球磨：混料后加入防黏剂聚乙烯醇，球磨20小时，转速为300转/分钟；放电等离子烧结：将球磨完成后的物料进行放电等离子烧结，取出得到含有氮化铝粉体的复合材料。本发明公开了一种含有氮化铝粉体的复合材料及其制备方法得到了高强度、高硬度和高致密度的复合材料。

技术领域

本发明涉及含有氮化铝的复合材料加工技术领域，尤其是一种含有氮化铝粉体的复合材料及其制备方法。

背景技术

氮化铝，共价键化合物，是原子晶体，属类金刚石氮化物、六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，无毒，呈白色或灰白色。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。

氮化铝于1877年首次合成，至1980年代，因氮化铝是一种陶瓷绝缘体，使氮化铝有较高的传热能力，至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒，氮化铝用金属处理，能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。

氮化铝最高可稳定到2200℃，室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。氮化铝抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好，用作电器元件也很有前景。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。

铜及铜合金机械性能良好，且工艺性能优良，易于铸造、塑性加工等，更重要铜及铜合金有良好耐蚀、导热、导电性能，所以它们能广泛应用于电子电气、机械制造等工业领域。但是，铜室温强度、高温性能以及磨损性能等诸多方面不足限制了其更加广泛应用。而随着现代航空航天、电子技术快速发展，对铜使用提出了更多更高要求，即在保证铜良好导电、导热等物理性能基础上，要求铜具有高强度，尤其是良好高温力学性能，并且要求材料有低热膨胀系数和良好摩擦磨损性能。我国第一条高速铁路京沪线总投资约200亿美元，2008年已经开工建设，接触线年需求量近万吨，显然接触线研发，即高强高导高耐磨铜合金功能材料研发有着很大国内外市场。电阻焊电极，缝焊滚轮，集成电路引线框架也需要高强度高导电性铜合金，现有牌号铜及铜合金高强高导方面难以兼顾。所以通过引入适当增强相复合强化方式，发挥基体和功能强化相协同作用，研发高性能铜(合金)基功能复合材料成为当今世界热门课题。现有的高性能铜基复合材料主要是颗粒增强铜基复合材料，增强体主要为碳化硅和氧化铝，亦有少量氧化钛和硼化钛等颗粒(粒径一般为10μm左右)。晶须不仅本身力学性能优越，而且有一定长径比，因此比颗粒对金属基体增强效果更显着，晶须常用碳化硅和硼酸铝晶须等。合金化工艺可以制备氧化物弥散强化和碳化物弥散强化铜基复合材料。因此，需要提供一种含有氮化铝粉体的复合材料。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，提供一种含有氮化铝粉体的复合材料及其制备方法。

本发明通过下述方案实现：

一种含有氮化铝粉体的复合材料，以质量份计，该复合材料包括以下组分：氮化铝粉体5-15份、二氧化硅粉0.5-1份、铜85-95份。

所述氮化铝粉体的粒径为1微米，所述氮化铝粉体的纯度为99.9％，所述二氧化硅粉是类球形的非晶态二氧化硅粉体，所述二氧化硅粉的粒径为500纳米，所述二氧化硅粉的质量纯度为99.9％。

所述复合材料的显微硬度为230-280HV，所述复合材料的抗压强度为850-930MPa，所述复合材料的摩擦因数为0.41-0.75，所述复合材料的磨损量为1.4-1.6mg。

一种含有氮化铝粉体的复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：