[发明专利]一种制备CuW/低碳钢异质双金属材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备CuW/低碳钢异质双金属材料的方法，具体为：首先利用气雾化法制备Mn、Fe、Ni、Cr、Co粉末然后将各元素按照摩尔比精确称量并混合后进行压制获得高熵合金坯块；将准备好的原材料按Cu/W、高熵合金坯块、低碳钢进行固相烧结获得CuW/低碳钢异质双金属材料。本发明制备的合金成本低廉，烧结周期短，工艺简单易于实现，利用高熵合金的高熵效应抑制了CuW和低碳钢界面金属间化合物的产生，使得CuW/低碳钢异质双金属材料具备良好的界面结合强度，极具发展潜力。

技术领域

本发明属于异质双金属连接技术领域，涉及一种制备CuW/低碳钢异质双金属材料的方法。

背景技术

在高压电网中的高压断路器中CuW合金作为功能件往往要与作为结构件的钢材连接到一起，以达到降低成本的目的。目前在实际工程上一般采用螺钉或铆钉连接CuW和钢的支撑夹具，虽然这种连接会得到良好的结合强度但会使得CuW的导热能力降低，不利于CuW的散热，同时这种连接也存在构件较大，占据空间较多等问题。此外，国内有对钨和钢进行钎焊的研究，研究表明，在不添加任何活化元素的情况下，在钨母材和钢钎焊界面存在着明显的非常薄的一层断续的金属氧化物，使整体材料的力学性能下降。本发明利用高熵合金的高熵效应抑制CuW和钢二者结合面在烧结过程中产生的脆性金属化合物，得到良好的界面组织。制备出具备良好导热性能的CuW/低碳钢整体材料，具有非常重要的工程实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备CuW/低碳钢异质双金属材料的方法，具有制备良好的界面结合强度及良好导热性能的CuW/低碳钢整体材料的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种制备CuW/低碳钢异质双金属材料的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、制备纯度为99.9％的Fe、Ni、Co、Cr、Mn粉末；

步骤2、按照以下元素摩尔百分比分别称取步骤1制备的粉末原料：Mn为5％～30％、Fe为5％～30％、Ni为5％～30％、Cr为5％～30％、Co为5％～30％，以上元素摩尔百分比之和为100％；

步骤3、将步骤2称取的粉末原料进行混粉，然后利用冷压机压制成高熵合金坯块；

步骤4、对加工好的低碳钢和Cu/W合金块材料进行预处理；

步骤5、将步骤3和步骤4得到的CuW合金块、高熵合金坯块、低碳钢从下到上依次叠放入坩埚中，将坩埚置于真空炉中进行烧结，冷却即可得到CuW/低碳钢异质双金属材料。

本发明的特点还在于：

步骤1具体采用气雾化法将Fe、Ni、Co、Cr、Mn块制备成纯度为99.9％的Fe、Ni、Co、Cr、Mn粉末，Fe、Ni、Co、Cr、Mn粉末粒径均为10～500μm。

步骤3中混粉采用的球料比为1～40:1，混粉时间为16～24小时。

步骤3中压制采用的压力为100MPa～500MPa；压制时间为10～50s。

步骤4具体为，将加工好的低碳钢和Cu/W合金块材料置于盛有酒精的烧杯中，然后将烧杯放入KQ-50DE型数控超声波清洗器中进行清洗，干燥后分别装入试样袋中备用。

清洗时间为20分钟～30分钟。

步骤5中烧结具体为，先以10℃/min～25℃/min的升温速度升温至800℃～1000℃，保温20min～40min后，再次以10℃/min～25℃/min的升温速度升温至1200℃～1500℃，保温2～5小时。

步骤5中冷却具体为以3℃/min～10℃/min冷却至室温。