[发明专利]一种氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法，属于复合材料制备加工技术领域。该方法包括以下步骤：(1)将铜铝合金粉、Cusubgt;2/subgt;O粉、铜粉混合，得到混合粉，将混合粉经过压制、内氧化、还原、烧结处理，得到烧结坯；所述铜粉的粒径小于铜铝合金粉的粒径；(2)将烧结坯进行热变形加工，得到氧化铝弥散强化铜基复合材料。本发明在传统弥散铜的制备过程中加入铜粉，烧结时，粒径较小的铜粉填充在塑性差、变形量有限的氧化铝‑铜复合颗粒之间的孔隙中，使氧化铝‑铜复合颗粒在塑性变形时，充分压合孔隙，最终达到提高整体致密度、改善塑性的效果。

技术领域

本发明属于复合材料制备加工技术领域，具体涉及一种氧化铝弥散强化铜基复合材料(即弥散铜)的制备方法。

背景技术

通常来说，相对于熔炼铸造制件，粉末冶金烧结体由于是固态颗粒烧结形成，属于固态成形过程，粉末与粉末之间的孔隙无法完全消除，因此粉末冶金烧结体的致密度无法像铸件一样接近100％。然而，对于粉末冶金制件，其致密度又是影响制件最终性能的重要指标。因此，目前粉末冶金领域的部分制件需要对烧结坯进行变形加工，通过塑性变形的方式，将内部孔隙压合或排出，提高坯料致密度。

然而，对于变形能力较差的粉末材料，提高致密度存在困难。下面以弥散铜的致密化举例说明原因：弥散铜依靠复合强化手段在铜基体中原位自生纳米尺度的氧化铝强化相，在保持优异的传导性能的同时，实现高温性能(高温拉伸性能、高温抗压缩性能、抗高温软化性能)的突破，是目前高温力学性能最好的铜基材料。为保证氧化铝强化相的生成，弥散铜的制备工艺是采用粉末冶金法，以铜铝合金粉为原始粉末，引入氧源，利用内氧化原理，在铜基体内部生成氧化铝。

内氧化还原烧结完成后，从微观上说，烧结坯是由一个个氧化铝-铜复合颗粒组成的结构，在烧结作用下颗粒之间产生冶金结合，但颗粒间仍存在孔隙。提高致密度的过程是通过烧结坯整体塑性变形的方式，颗粒形状变化，孔隙逐渐被压合。但是由于氧化铝一旦生成，相对于纯铜，氧化铝-铜复合颗粒强度提高、塑性降低，氧化铝-铜复合颗粒的变形能力十分有限，颗粒间孔隙缩小程度也有限。由于烧结坯整体的塑性较差，且致密度不高，导致烧结坯在热挤压过程中出现的开裂风险加大，不利于后续的加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法，该方法制得的氧化铝弥散强化铜基复合材料，致密度较高，并且塑性明显改善。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜铝合金粉、Cu₂O粉、铜粉混合，得到混合粉，将混合粉经过压制、内氧化、还原、烧结处理，得到烧结坯；所述铜粉的粒径小于铜铝合金粉的粒径；

(2)将烧结坯进行热变形加工，得到氧化铝弥散强化铜基复合材料。

本发明的氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法，在传统弥散铜的制备过程中加入铜粉，烧结时，粒径较小的铜粉填充在塑性差、变形量有限的氧化铝-铜复合颗粒之间的孔隙中，使氧化铝-铜复合颗粒在塑性变形时，充分压合孔隙，最终达到提高整体致密度、改善塑性的效果。

本发明能够改善烧结坯的塑性，在热变形工艺相同的情况下，塑性的提升能够使致密度显著提升。同时，由于烧结坯塑性的提升，一方面提高了弥散铜的加工成品率，降低开裂，另一方面使原本仅能采用热挤压工艺以实现致密化的材料，将有望采用锻造等工艺变形，加工工艺的拓宽将大大拓宽材料的最终形态。

进一步地，所述铜铝合金粉的粒径为20～100μm；所述铜粉的粒径为1～20μm。进一步地，所述Cu₂O粉的粒径为1～10μm。更优选地，铜铝合金粉的粒径为45～60μm。铜粉的粒径为1～5μm。Cu₂O粉的粒径为1～5μm。