[发明专利]一种高强低熔点层状双金属互嵌复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高强低熔点层状双金属互嵌复合材料及其制备工艺，高强低熔点层状双金属互嵌复合材料包括H62黄铜层和Sn‑58Bi层，Cu、Zn与Sn可以实现较好的互溶效果，高强低熔点层状双金属互嵌复合材料具有好的机械结合与冶金结合。本发明还公开了层状双金属互复合材料的制备工艺，包括微孔阵列预制体的制备、固液法复合铸造。复合材料在机械嵌合的同时产生冶金结合，使得复合材料保留低熔点本体合金特性，利用高强度增强体来提高复合材料的整体强度，微孔阵列可以在低熔点合金熔化后保证结构的气体流通性。本发明设备要求简单、工艺条件宽泛易操作、复合界面结合较好、能充分发挥异种金属各自的物理特性，有利于规模化生产，具有工业应用价值。

技术领域

本发明属于层状双金属复合材料的制备领域，具体涉及一种利用固液法将微孔阵列预制体与低熔点合金复合进行固液复合制备层状互嵌式复合材料的方法。

背景技术

低熔点合金是指熔点在310℃以下，含有Bi、Pb、Sn、Cd、In、Ga、Zn、Sb等金属的二元，三元，四元等合金，常被用作电子封装材料、温感喷淋系统以及高压易熔阀。通常情况下，低熔点合金的强度均不足100MPa，锡铋基合金的强度更是不足80MPa，很大程度上限制了其在强度较高的工况下的使用。

随着现代工业技术的不断发展，工业上对于材料的综合性能要求越来越高，在很多工况下，单一的金属材料已经很难满足技术要求。双金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学和力学性能不同的金属之间实现牢固冶金结合而得到的新型材料。其中的各层金属仍保持各自原有的特性。但其整体物理、化学和力学性能比单一金属有了很大的提高，因而可以满足特殊环境下对材料性能的要求。与单一金属材料相比，其主要有以下两个优点：(1)优良的物理、化学以及力学性能；(2)可设计性强，可以轻易地通过改变组分体积分数改变材料的整体性能。

双金属材料固液复合铸造技术是一种利用铸造技术获得两种或者两种以上金属材料在界面上实现冶金结合从而制备出新型材料的技术。该技术成本低、工艺简单、容易在产业上推广应用。同时，该技术界面结合良好、材料性能稳定。但是通常情况下缺少相应的机械结合，且低熔点合金强度不足无法适应强度较高的工况等问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高强低熔点层状双金属互嵌复合材料及其制备工艺，解决了低熔点合金强度不足无法适应强度较高的工况等问题，同时解决了两合金间界面结合的问题，本发明则利用增强体的微孔阵列使得两金属层间产生良好的机械互嵌，拥有良好的机械结合以及冶金结合，具有优良的力学性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强低熔点层状双金属互嵌复合材料，包括铜合金微孔阵列层和锡铋合金层，所述铜合金微孔阵列层采用商用H62黄铜，由以下组分按重量百分比组成：铜60.5％～63.5％和余量的锌；锡铋合金层采用商用Sn-58Bi合金，由以下组分按重量百分比组成：锡42％和余量的铋。

进一步地，所述铜合金微孔阵列层上设置有通孔阵列，所述锡铋合金层填充在铜合金微孔阵列层上的通孔中以及铜合金微孔阵列层两侧。

进一步地，相邻通孔之间的孔距为通孔孔径的2倍。

进一步地，所述通孔的孔径为1-2mm。

进一步地，所述铜合金微孔阵列层占高强低熔点层状双金属互嵌复合材料的体积分数为50％。

一种高强低熔点层状双金属互嵌复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

(1)利用H62铜合金板材制备微孔阵列预制体；

(2)对微孔预制体进行表面处理，得到铜合金微孔阵列层；

(3)利用固液法进行双金属层状复合材料的铸造制备。