[發明專利]一種氧化鋁增強銅基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910032821.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109487181B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 蔣小松;舒銳;付學敏;諶金梅;張歸航;邵甄胰;朱德貴
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C22C47/14
• 分類號: C22C47/14;C22C47/04;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/04;C22C121/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 陳明龍

本發明公開了一種氧化鋁增強銅基復合材料，其特征在于，按重量百分比包括如下組分：改性陶瓷氧化鋁1~6%、石墨2~10%、Ti₃SiC₂ 0.5~5%、鎳2~8%、鐵2~8%、錫2~10%、鉍1~5%、氧化鋯0.1~1%、鑭0.1~0.5%、余量為銅；所述改性陶瓷氧化鋁是經過表面改性處理的Al₂O₃顆粒和經過表面改性處理的Al₂O₃晶須。本發明銅基復合材料使用的Al₂O₃顆粒和Al₂O₃晶須經過十二烷基硫酸鈉水溶液表面改性處理，表面改性處理使得陶瓷氧化鋁雜質含量明顯降低，配合多種金屬元素進行輔助協同焊接結構，不但分散良好而且陶瓷氧化鋁與銅基體之間的結合牢固，增強促進作用顯著，當受到外力作用時，良好的結合界面能更有效地起到載荷轉移的作用，降低應力集中，減少缺陷產生。

技術領域

本發明涉及一種銅基復合材料，特別涉及一種氧化鋁增強銅基復合材料及其制備方法，屬于復合材料的制備技術領域。

背景技術

在金屬基復合材料中，銅基復合材料以其優異的導電、導熱等性能而被廣泛作為電子材料、滑塊材料、觸頭材料、熱交換材料等。因此，銅基復合材料的制備方法和性能備受關注。各種陶瓷顆粒增強銅基復合材料、纖維增強銅基復合材料、晶須增強銅基復合材料和碳材料增強銅基復合材料的出現使銅基復合材料的性能得到大大地提高，應用范圍也得到很大的擴展。但隨著航空航天、電子行業和高鐵行業等的快速發展，對銅基復合材料的性能要求越來越高，研究設計性能更加優異的銅基復合材料迫在眉睫。

陶瓷增強相Al₂O₃由于具有高熔點(2054℃)和高沸點(2980℃)，超高的熱穩定性以及機械強度，是一種常用的復合材料增強相。采用不同的制備方法，通過控制添加Al₂O₃的數量、形狀、尺寸及其在復合材料中的分布，可以制備出適用于不同領域的Al₂O₃增強復合材料。Al₂O₃晶須是一種一維的短纖維狀材料，常用尺寸約為長200μm，直徑3.5μm的，是一種性能優異的增強材料。Al₂O₃顆粒和Al₂O₃晶須在鋁基和鎂基復合材料中已經有所應有，在銅基復合材料中應用的報道還比較少。Al₂O₃增強銅基復合材料主要存在兩個問題：一是納米級Al₂O₃顆粒有團聚傾向；二是Al₂O₃與銅基體之間的界面結合性能較差。研究表明，陶瓷與金屬之間的潤濕性可通過表面涂層和添加合金元素等方法進行改善。

石墨和Ti₃SiC₂都具有片層狀結構，具有很好的潤滑性，是常用的固體潤滑劑，將其作為增強相加入到復合材料中可以顯著改善復合材料的自潤滑性，大大提高復合材料的摩擦磨損性能，在滑塊、剎車片和碳刷等摩擦材料方面具有很好的應用前景。合金化可以顯著提高材料的強度，改善陶瓷增強相與金屬基體之間的潤濕性，增強界面結合強度。目前，部分學者開始研究多相增強復合材料，發現采用合理的成分配比和制備方法可以制備得到兼具不同增強相優點，綜合性能優異的多相共增強復合材料。這為復合材料的設計和制備提供了新的思路，但仍存在許多問題急需解決。

中國專利申請201710053188.X公開了一種制備氧化鋁增強銅基復合材料的方法，首先使用軋制變形復合法得到內部含有不同體積分數氧化鋁顆粒增強體銅基復合材料，然后采用放電等離子燒結對樣品進行處理，獲得高致密度氧化鋁顆粒增強銅基復合材料。該復合材料具有良好的硬度、塑韌性和導電性能，硬度最高可達純銅的2.9倍，電導率最高可達79％IACS，在高耐磨導電材料領域具有良好的應用前景。