[发明专利]一种氧化铝梯度分布的弥散强化铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝梯度分布的弥散强化铜合金，包括合金外圆和合金心部，合金外圆Al₂O₃含量为0.1‑0.5wt％，余量为Cu；合金心部Al₂O₃含量为0.5‑1.5wt％，余量为Cu。本发明通过控制弥散铜合金不同位置Al₂O₃的含量，可以实现对不同部位性能的调节，通过提高弥散铜合金心部Al₂O₃的含量提高该部分的硬度，通过降低弥散铜合金外圆Al₂O₃的含量提高该部分的电导率，通过控制弥散铜合金不同位置Al₂O₃的含量还可使心部具有较高的抗拉强度和硬度，在趋肤效应的作用下，外部较高的的电导率能满足材料的功能特性要求，同时内部较高的抗拉强度和硬度可以满足材料的结构特性要求，综合提升弥散铜的使用性能。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，尤其涉及一种氧化铝梯度分布的弥散强化铜合金及其制备方法。

背景技术

Cu-Al₂O₃弥散强化铜合金是一种物理性能和力学性能俱优的新型结构功能材料，它具有高强度、高导电性能和良好的抗高温软化性能，而且具有良好的抗电弧浸蚀性、耐磨性及高温稳定性，被用于电接触材料、焊接材料、钢铁冶金以及高速列车电力线等场合，是一种应用前景广阔的复合材料。

Cu-Al₂O₃弥散铜合金中的Al₂O₃颗粒分布于铜基体中阻碍了位错的滑移，起到了壁障作用，从而强化了铜基体，因此，Cu-Al₂O₃弥散铜合金中Al₂O₃的含量直接影响到材料的性能。Cu-Al₂O₃弥散铜合金随着Al₂O₃含量的增加，弥散铜的电导率会下降，而抗拉强度和硬度则升高，弥散铜合金的导电性与抗拉强度和硬度之间互相矛盾，难以兼顾高电导率和高强度，在提高某一个性能的基础上，势必以降低另外的性能为代价。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种氧化铝梯度分布的弥散强化铜合金，包括合金外圆和合金心部，所述合金外圆Al₂O₃含量为0.1-0.5wt％，余量为Cu；所述合金心部Al₂O₃含量为0.5-1.5wt％，余量为Cu。

作为优选，所述合金外圆Al₂O₃含量为0.2wt％，余量为Cu；所述合金心部Al₂O₃含量为1.5wt％，余量为Cu。

本发明氧化铝梯度分布的弥散强化铜合金的制备方法包括以下步骤：

1)使用真空感应电炉熔炼Al含量不同的Cu-Al合金，然后雾化制粉，得Al含量不同的Cu-Al合金粉末；

2)将步骤1)所得Al含量不同的Cu-Al合金粉末先氧化，然后通入N₂进行内氧化，得Al含量配比不同的内氧化粉末；

3)将步骤2)所得Al含量不同的Cu-Al合金内氧化粉末还原，得Al含量不同的Cu-Al₂O₃合金粉末；

4)按合金外圆和合金心部的比例将步骤3)所得混合后的粉末进行压块，得氧化铝浓度梯度差异的预压坯；

5)将步骤4)所得预压坯置于真空感应热压炉进行烧结并合金化，即得。