[發明專利]一種SiC顆粒增強Cu基梯度復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110187101.0
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102266944A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 解念鎖;王瑾
• 申請（專利權）人: 陜西理工學院
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種SiC顆粒增強Cu基梯度復合材料的制備，屬于復合材料技術領域。

背景技術

現有梯度復合材料制備方法主要如下：

一是物理氣相沉積(PVD)法和化學氣相沉積(CVD)法。PVD法是高溫加熱金屬使其蒸發，導入氧、氮和碳化物氣體產生化學反應，把合成的氮化物、碳化物沉積在基體材料上，形成約100um厚的致密梯度復合材料薄膜的方法。CVD法是將金屬、類金屬鹵化物氣體加熱分解，使其沉積在基體材料表面，或者將生成的碳化物、氮化物等混合氣體送入反應管，加熱反應后生成的化合物沉積在襯底上制備梯度復合材料的方法。這兩種方法制備的梯度復合材料層厚度太薄，難于承受較大的載荷。

二是電鍍法及化學鍍法。電鍍法是通過電解的方法在固體材料表面沉積金屬(或合金)層的一種電化學過程。電鍍法制備梯度復合材料是通過改變渡槽間的鍍液組成來連續改變鍍層的組成從而制得梯度復合材料鍍層。化學鍍法是由液體中的還原劑把金屬離子還原為金屬沉積在基體材料上的一種工藝方法。化學鍍可以鍍覆形狀復雜的工件，鍍層厚度均勻，空隙率較電鍍少。這兩種方法制備的梯度復合材料層的制備速度慢，梯度復合材料層的厚度太薄，難于承受較大的載荷。

三是自蔓延高溫合成法。自蔓延高溫合成法是利用參與合成反應的粉末混合物燒結時放出的大量熱量，使反應持續進行，反應后的產物便是梯度復合材料新材料。該方法制備梯度復合材料時，受到材料體系的限制，需要合成反應進行時大量的熱量釋放出來誘發近層連續發生合成反應。

四是共晶結合法。共晶結合法是將具有共晶反應的金屬及其金屬間化合物合成接觸，并加熱至共晶溫度以上，在接觸面形成一層共晶熔液，然后冷卻凝固，產生偏析得到梯度復合材料。該方法必須是具有共晶反應的金屬及其金屬間化合物，實用的共晶反應體系較少，質量難以控制。

五是復合離心鑄造法。復合離心鑄造法是利用復合式澆注二種熔融合金，在高速旋轉模子的離心力作用下，在內壁上形成筒形梯度復合材料鑄件。該方法制備的梯度復合材料鑄件必須是筒形，而且鑄件氣孔率較大，性能穩定性差。

六是電鑄法。電鑄法是在母型表面上用金屬鹽溶液經電沉積處理，析出一層金屬或合金，然后從母型上剝離得到與母型表面凹凸相反的梯度復合材料制品。該方法制備的梯度復合材料厚度較薄，生產效率低，耐磨性受到限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種SiC顆粒增強Cu基梯度復合材料的制備方法。

一種SiC顆粒增強Cu基梯度復合材料的制備方法，包括以下步驟：稱量配粉→球磨機混粉4小時→400MPa制坯→真空度為10^-2Pa，燒結溫度為950℃，升溫速率為10℃/min，保溫時間為2.5小時一次燒結→結束后隨爐冷卻→壓力為400MPa二次壓制→真空度為10^-2Pa，燒結溫度為950℃，升溫速率為10℃/min，保溫時間為2.5小時二次燒結→結束后隨爐冷卻→試樣。

所述的制備方法，梯度復合材料的基體材料選用普通電解銅粉，純度大于99.8％，平均粒度為200目；梯度復合材料的增強材料為SiC顆粒，平均粒徑為20μm。

所述的制備方法，梯度復合材料各層SiC顆粒體積分數從表面的25％SiC+75％Cu復合材料到100％Cu基體依次為：25％SiC+75％Cu-20％SiC+80％Cu-15％SiC+75％Cu-10％SiC+90％Cu-5％SiC+95％Cu-100％Cu。

所述的制備方法，用浮動凹模雙向壓制裝置成型。

所述的制備方法，浮動凹模雙向壓制裝置中，導桿固定在底座上，浮動凹模在導桿上可以自由上下移動，下凸模放在底座圓臺內。添加材料粉末時，下凸模伸進浮動凹模內，導桿上彈簧支撐浮動凹模，待添加粉末完成后，放入上凸模，然后用壓力機向上凸模加壓力。

本發明采用浮動凹模雙向壓制方法，采用粉末冶金工藝制備SiC顆粒增強Cu基梯度復合材料，可以獲得致密度較高的大尺寸梯度復合材料零件，既保證材料工作表面承受較大的力學載荷，也保證復合材料梯度結構的熱應力緩和功能，彌補了傳統增強顆粒含量一定的均質復合材料性能均一缺點，從而提高梯度復合材料零件的使用壽命。

附圖說明