[发明专利]一种立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及金属基复合材料制备技术领域，公开了一种立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料的制备方法，包括：S1称量混合，称量铜粉与立方氮化硼，并将铜粉与立方氮化硼混合均匀，得到混合粉体；S2预压成型，将步骤S1获得的混合粉体预压制成块体；S3组装干燥，将步骤S2获得的块体组装在高压设备的合成模内，并做干燥处理；得到组装后的合成模；S4高压烧结，将步骤S3获得的组装后的合成模在高压设备中进行烧结；烧结完成后得到立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料。本发明的方法具有烧结周期短、工艺简单等特点，适合工业化生产。本发明制备的立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料具有无新相产生、致密性高、力学性能好和热导率高等特点。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料制备技术领域，特别是涉及一种立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料的制备方法。

背景技术

颗粒增强铜基复合材料是铜或者铜合金为基体，以硬质颗粒为增强相，通过一定的工艺制备的一种金属基复合材料。铜基复合材料具有较高的热导率、良好的热稳定性、低的电阻率等优点，是良好的热管理材料，在电子、机械、航空等领域发挥着重要的作用。

但颗粒增强铜基复合材料存在机械强度较低的问题，限制了铜基复合材料在更大范围的应用。一般情况下，当有增强颗粒引入到铜基复合材料中，虽然增强了机械性能，但由于界面的热阻效应，导致热导率的普遍降低，其热管理性能恶化。另一方面，复合材料的致密性一般比较低，相对密度在92～95％之间，由此导致的机械强度也较低。因此，需要选择合适的增强颗粒以及制备方法，来提高铜基复合材料的致密性以及强度。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1称量混合，称量铜粉与立方氮化硼，并将铜粉与立方氮化硼混合均匀，得到混合粉体；

S2预压成型，将步骤S1获得的混合粉体预压制成块体；

S3组装干燥，将步骤S2获得的块体组装在高压设备的合成模内，并做干燥处理；得到组装后的合成模；

S4高压烧结，将步骤S3获得的组装后的合成模在高压设备中进行烧结；烧结完成后得到立方氮化硼颗粒增强铜基复合材料；

所述步骤S4中，烧结温度为1150℃，烧结时间为5min。

本发明中，所采用的高压设备为现有技术中超硬材料合成用的高压合成设备；具体的可根据实际的使用需求来选则，可以选择六面顶高压设备、及与其配合使用的叶蜡石复合块。

优选的，所述混合粉体中，立方氮化硼的体积占混合粉体总体积的5-30％。

优选的，所述铜粉的平均粒径为38μm；所述立方氮化硼的粒径为6-12μm。

优选的，所述步骤S1中，混合过程采用行星式混料机。

具体的，将铜粉与立方氮化硼称量后装入混料罐内，密封混料罐，置于行星式混料机上以200-300r/min的速度混合4-8h。该过程以使用硬质的立方氮化硼研磨粒度较粗的铜粉，使铜粉获得一定粒径分布范围的、与立方氮化硼均匀混合的粉末。

优选的，所述步骤S2中，以10MPa的压力将混合粉体预压制成块体。

具体的，所述步骤S2中，将混合粉体装填于成型模具内，以10MPa的压力将混合粉末预压成圆柱形块体。

优选的，所述步骤S3中，合成模为叶蜡石复合块。

优选的，干燥处理的干燥时间为1h，干燥温度为150℃。