[發明專利]長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法及其熔鑄裝置

有效

• 申請號: 201310276670.1
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103343246A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 鐘云波;李明杰;楊輝;王懷;李強;周鵬偉;任維麗;雷作勝;黃靖文
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/10;B22D11/04;B22D11/115
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.?一種長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：向銅熔體中添加陶瓷粉末顆粒、陶瓷晶須或石墨粉體顆粒作為強化相材料彌散顆粒，采用對銅熔體機械攪拌方法，并采用兩個對向旋轉磁場結合的方式在銅熔體凝固界面前沿產生強烈紊流，采用上引連鑄工藝，使上引連鑄過程中制備的銅基復合材料晶粒細化，并使強化相材料彌散顆粒均勻分布于銅基復合材料中，從而制備出長尺寸彌散強化銅基復合材料。

2.根據權利要求1所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.?銅基復合材料成分配備：采用紫銅為原料進行熔煉，待其完全溶化后，形成銅液，將陶瓷粉末顆粒、陶瓷晶須或石墨粉體顆粒注入到銅液中，使粉體態注入材料與銅液混合，形成銅基復合材料熔體；

b.?向銅基復合材料熔體施加接觸式機械攪拌：在銅液上覆蓋一層鱗片石墨，使銅液與外界氣氛隔離，在石墨攪拌槳的攪拌作用下，使粉體態注入材料在銅液中形成成分均勻分布的混合熔體；

c.?向銅基復合材料熔體施加非接觸式磁力攪拌：在上述步驟b中，對混合熔體進行上引連鑄，當上引連鑄開始后，混合溶體在結晶器中凝固結晶，同時在混合熔體凝固界面前沿施加兩個對向正反轉旋轉磁場，使混合熔體凝固界面前沿的液相區域產生強烈紊流攪拌；

d.?長尺寸銅基復合材料制備：在上述步驟b和c中，通過復合攪拌作用，在結晶器中，使粉體態注入材料顆粒被混合熔體凝固界面逐漸吞沒，通過上引連鑄制備出長尺寸的彌散強化銅基復合材料。

3.根據權利要求2所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：在上述步驟c中，對向旋轉磁場的磁場強度通過線圈電流來控制，磁場強度在10-1200mT之間可調；對向旋轉磁場的頻率由線圈電流頻率來控制，旋轉磁場的頻率在0.10-2000Hz之間可調。

4.根據權利要求2或3所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：在上述步驟c和d中，進行上引連鑄時，混合熔體溫度控制在1080-1350℃之間。

5.根據權利要求2或3所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：在上述步驟c和d中，上引連鑄的上引速度根據鑄錠尺寸不同而設定，上引速度在5-500mm/min之間可調。

6.根據權利要求2或3所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：在上述步驟b中，石墨攪拌槳的轉速在0.5-500轉/秒之間可調。

7.根據權利要求1～3中任意一項所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：所制備的長尺寸彌散強化銅基復合材料的形狀為棒狀、方形、板型或者異形，其中棒狀的長尺寸彌散強化銅基復合材料的直徑為5-300mm。

8.根據權利要求1～3中任意一項所述的長尺寸彌散強化銅基復合材料的制備方法，其特征在于：銅基復合材料中的增強強化相材料的質量分數在3-10％之間，強化相材料是彌散顆粒粒徑為0.001-0.1μm的Al₂O₃、SiC、TiB₂、ZrO₂、石墨或SiO₂的超細顆粒，強化相材料或者是體積分數介于3-30％之間而且直徑小于10μm且長徑比超過20的Al₂O₃晶須和SiC晶須中的任意一種。