[发明专利]一种纯铜、铜合金及铜基复合材料的烧结制备方法

说明书

本发明属于金属材料和复合材料技术领域，公开一种纯铜、铜合金及铜基复合材料的烧结制备方法。将纯铜、铜合金或铜基复合材料粉末装入石墨模具中放入振荡烧结炉中，在真空或惰性气体条件下进行振荡烧结：烧结温度500~850℃、烧结保温时间10~180 min、振荡压力的平均值10~150 MPa、振荡压力的振荡幅度5~80 MPa、振荡频率2~100 Hz。本发明方法所采用的烧结温度比传统热压烧结和无压烧结低100~500℃，烧结温度低，所以制备过程消耗能量少；本发明所制备材料的致密度高，减少或无需后续致密化处理，缩短了工艺流程，提高了生产效率；本发明所制备材料的强度提高10%左右，导电性和导热性提高10%左右。

技术领域

本发明属于金属材料和复合材料技术领域，特别涉及一种纯铜、铜合金及铜基复合材料的烧结制备方法。

背景技术

采用粉末冶金方法制备的纯铜、铜合金及铜基复合材料具有高强度、高导热、高导电、耐磨、低热膨胀等优良特性，是机械、电子、电力、新能源等领域高速发展不可缺少的关键共性材料。例如，可用作耐磨材料、电喷嘴、电接触材料、电缆线等，因而具有巨大的市场应用潜力。

其传统烧结方法通常采用高温（700-1000℃）长时间烧结来制备。此方法存在两大问题而阻碍了其性能的提高：（一）、所制备材料的致密度较低（铜合金致密度99%，铜基复合材料致密度98%），需要后续变形来进一步实现致密化，如锻造、等径角挤压、轧制、挤压、拉拔等，而变形过程增加了工艺流程；（二）、烧结温度高导致金属（或基体）晶粒易长大，影响了材料的性能。因此，开发纯铜、铜合金及铜基复合材料的新型低温、高致密度（铜合金致密度99%，铜基复合材料致密度98%）烧结方法，对提高其性能，扩展其应用具有重要意义。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的旨在提供一种纯铜、铜合金及铜基复合材料的烧结制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种纯铜的烧结制备方法：将纯铜粉末装入石墨模具中放入振荡烧结炉中，在真空或惰性气体条件下进行振荡烧结：烧结温度500~850 ℃、烧结保温时间10~180 min、振荡压力的平均值10~150 MPa、振荡压力的振荡幅度5~80 MPa、振荡频率2~100 Hz。

较好地，振荡频率5~30 Hz，最好15Hz。

较好地，纯铜粉末可通过市购获得，也可通过雾化法或机械合金化法制备获得。

一种铜合金的烧结制备方法：将铜合金粉末装入石墨模具中放入振荡烧结炉中，在真空或惰性气体条件下进行振荡烧结：烧结温度500~850 ℃、烧结保温时间10~180 min、振荡压力的平均值10~150 MPa、振荡压力的振荡幅度5~80 MPa、振荡频率2~100 Hz。

较好地，所述铜合金元素包括铜元素和其它合金元素，所述其它合金元素为锌、镍、锰、锡、铝、铍、硅、铅中的一种或几种。

较好地，振荡频率5-30Hz，最好15Hz。

较好地，铜合金粉末可通过市购获得，也可通过雾化法或机械合金化法制备获得。

一种铜基复合材料的烧结制备方法：将铜基复合材料粉末装入石墨模具中放入振荡烧结炉中，在真空或惰性气体条件下进行振荡烧结：烧结温度500~850 ℃、烧结保温时间10~180 min、振荡压力的平均值10~150 MPa、振荡压力的振荡幅度5~80 MPa、振荡频率2~100 Hz。

较好地，振荡频率5~30Hz，最好15Hz。

较好地，铜基复合材料粉末是在纯铜/铜合金粉末中加入增强体，然后通过球磨法、液体分散-干燥法或者原位生成增强相法获得；所述增强体为金刚石、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳化硅、碳化钛、氧化铝或二硼化钛。