[发明专利]一种准晶颗粒增强铜基复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种准晶颗粒增强铜基复合材料及其制备方法，本发明以高硬度的Al‑Co‑Ni十次准晶颗粒作为增强体，制备准晶增强铜基复合材料。利用粉末冶金法制备准晶增强铜合金其具体方法就是将准晶颗粒与金属粉末混合后在室温静压成形，然后在高温下热处理生成由准晶颗粒增强的金属基复合材料，也可以将准晶相颗粒在高温下烧结，从而获得致密的金属基复合材料，其原理是准晶颗粒阻止了位错在基体金属材料中运动，并通过热扩散的方式对基体组织与增强体之间的界面状态进行控制。本发明的制备方法采用粉末冶金的方法，具有绿色、经济、工艺简单、操作方便、安全环保的特点，准晶增强颗粒与基体金属界面结合良好，且准晶颗粒在基体内弥散分布，是一种长效强化方法。

主权项

一种准晶颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：1)利用真空熔炼炉制备铝钴镍准晶合金材料，是在真空感应熔炉中熔炼合金，并浇铸成锭，将浇铸了合金熔液的模具在空气中冷却至850℃，水冷处理后得到热力学稳定的铸态铝钴镍准晶铸锭块样；(1)用乙醇清洗圆柱形模具，使模具柱型内腔洁净；将圆柱形模具置于干燥箱中预热，预热温度200℃；(2)打开真空感应熔炉，用砂纸清理熔炼坩埚内部，并用丙酮清洗干净坩埚表面；将纯铝块、纯钴块、纯镍块分别按照配比为Al为69.2～70.0at％、Co为22.1～23.2at％、Ni为8.1～10.2at％置于坩埚内，其余为C、Si及不可避免的杂质含量小于0.01at％；以上组分的总含量为100at％；(3)关闭真空感应熔炉，开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强≤15Pa；启动真空感应熔炉加热电源，炉内开始升温，最终加热温度1500℃±5℃，加热时间30min；(4)除去坩埚内熔液表面熔渣，对准预热的圆柱形模具浇口，进行浇铸并铸满；(5)关闭电源，将浇铸了合金熔液的模具在空气中冷却至850℃，水冷后脱模得到铝钴镍准晶铸态合金；(6)通过扫描电镜能谱分析，水冷后脱模得到铝钴镍铸态合金中Al‑Co‑Ni十次准晶相的含量为96.8％；2)粉末冶金法制备准晶颗粒增强铜基复合材料(1)将铝钴镍准晶铸锭置于高速球磨机的球磨罐内，在乙醇浸润下进行球磨，球磨转速800r/min，球磨时间3.5h，球磨后得到准晶粉末；(2)将球磨后的准晶细粉用500目细粉筛筛选，通过筛选后得到粒径20～25μm的准晶粉末；(3)将筛选后得到的准晶粉末置于真空干燥箱中干燥，干燥温度75℃，真空度12～13Pa，干燥时间60min，干燥后得到铝钴镍准晶粉末；3)将干燥后的准晶粉末按照质量分数比为10％和80目的纯铜粉混合均匀，将混合后粉末置于Φ30mm的冷压模具中，用液压机将混合后的粉末压制成棒材，压制压力为600～630MPa，静压时间25～30s，静压后尺寸为Φ30×100mm；4)在流量为140～150cm3/min氩气保护下，在530℃±2℃对预压制棒材进行热处理30min，空冷至室温后，表面砂纸打磨后得到准晶颗粒增强铜基复合材料；5)控制反应温度降低到铝钴镍准晶相变点以下20℃进行热处理70min，再次增加所述准晶颗粒增强铜基复合材料的硬度。