[發明專利]碳化鈦-二硼化鈦雙相增強銅基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710657353.2
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107586987B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 梁淑華;張昕楠;姜伊輝;鄒軍濤;肖鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 胡燕恒

本發明公開了碳化鈦?二硼化鈦雙相增強銅基復合材料，TiC和TiB₂同時存在于Cu基體中，TiC和TiB₂均為顆粒狀。本發明還公開了上述復合材料的制備方法，通過機械球磨使得原始Cu、TiH₂、B₄C粉末形成焊合，在熱壓燒結過程中減少了擴散距離，易于生成TiC和TiB₂兩種顆粒，熱壓燒結后兩種顆粒狀的TiC和TiB₂同時存在于Cu基體中，實現了增強體間的優勢互補，改善材料的性能，使得銅基復合材料在導電率下降比例不大的情況下，顯著提高其硬度。

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料技術領域，具體涉及一種碳化鈦-二硼化鈦雙相增強銅基復合材料，本發明還涉及上述復合材料的制備方法。

背景技術

銅基復合材料由于兼備高強度、高導電率及良好的熱特性等綜合性能，廣泛應用于電器、電子等工業部門。銅基復合材料按其制備技術一般分為非原位自生法和原位自生法；按其微觀組織結構不同可分為顆粒增強、晶須增強和纖維增強三種類型。原位自生顆粒增強銅基復合材料因其具有制備工藝簡單、成本低，增強相尺寸細小且分布均勻，與基體界面結合緊密無污染等優勢，成為最有發展前途、最有可能實現產業化的方法之一。

目前，銅基復合材料的研究大多集中于一種增強相，因此強度和導電性能的協同提高遇到瓶頸。TiC、TiB₂兩種顆粒的性能比較接近，都是具有高電導率、高硬度、高熔點和熱穩定性好的陶瓷增強相；但是兩者的晶體結構又有顯著差異，因此兩者對復合材料性能的貢獻可以實現互補TiB₂顆粒晶體結構為C32型六方結構，屬于準金屬化合物，其導電性優；而TiC為面心立方結構，易形成等軸晶粒，在受到載荷時，TiC斷裂并不會向銅基體內延伸，TiC與銅基體脫離后會阻止裂紋繼續擴展，從而能夠提高復合材料的機械性能。原位自生TiB₂-TiC顆粒雙相增強銅基復合材料，可使得復合材料在導電率下降幅度較小的情況下，顯著提高其硬度，實現不同增強體對基體強化的優勢互補。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳化鈦-二硼化鈦雙相增強銅基復合材料，解決了現有銅基復合材料強度和導電性能的無法協同提高的問題。

本發明的另一目的是提供上述復合材料的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，碳化鈦-二硼化鈦雙相增強銅基復合材料，TiC和TiB₂同時存在于Cu基體中，TiC和TiB₂均為顆粒狀。

本發明特點還在于，

復合材料中Cu:TiB₂:TiC的質量比為89.99～98.57：1～7：0.43～3.01。

本發明所采用的另一技術方案是，碳化鈦-二硼化鈦雙相增強銅基復合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，稱取原料：

按照材料中生成的TiB₂和TiC的量稱取分別純Cu、TiH₂和B₄C粉末；

步驟2，球磨、壓坯：

將步驟1稱取的粉末和過程控制劑加入球磨機中，在Ar氣氛保護下，球磨；然后將復合粉末晾干，并預壓制成毛坯；

步驟3，燒結：

將步驟2壓制的毛坯置于熱壓燒結爐中，并在N₂氣氛保護下，燒結、冷卻至室溫，即得TiC-TiB₂雙相增強Cu基復合材料。

本發明特點還在于，

步驟1中原料按照生成TiB₂質量百分比為1％～7％，TiC質量百分比為0.43％～3.01％稱取。