[發(fā)明專利]一種金屬-碳復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910034586.6
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109695007B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方華嬋;肖鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22C47/14
• 分類號: C22C47/14;C22C49/14;C22C49/02;C22C49/08;C22C101/10;C22C121/02
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 盛武生;魏娟

1.一種制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：將碳材料和基體金屬A球磨得嵌碳金屬粉末；將嵌碳金屬粉末進行預(yù)氧化，去除其表面的碳材料，隨后再在還原氣氛下還原；

將嵌碳金屬粉末在含氧氣氛、250~400℃進行預(yù)氧化處理；預(yù)氧化時間為10~60 min；將預(yù)氧化處理的嵌碳金屬粉末在還原氣氛下進行還原，還原的溫度為基體金屬A熔點的0.3~0.65倍；退火時間為10~60 min；

將還原處理的嵌碳金屬粉末與基體金屬B和顆粒相C混料后壓制、燒結(jié)，得到金屬-碳復(fù)合材料；或

將還原處理的嵌碳金屬粉末與顆粒相C混料后壓制、燒結(jié)，得到金屬-碳復(fù)合材料；或

將還原處理的嵌碳金屬粉末直接壓制、燒結(jié)，得到金屬-碳復(fù)合材料；

所述基體金屬A的氧化物可用H₂、CO中的一種或多種還原性氣氛還原；

所述基體金屬B的氧化物可用H₂、CO中的一種或多種還原性氣氛還原；

所述顆粒相C為鐵、鉻、鎢、顆粒狀石墨、鱗片狀石墨、鐵鉻合金、氧化鋁、碳化硅、碳化鈦、碳化鎢中的一種或多種按任意比例混合。

2.如權(quán)利要求 1 所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：所述的碳材料為零維、一維、二維、三維碳材料中的至少一種。

3.如權(quán)利要求 2 所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：所述的碳材料為碳纖維、石墨顆粒的至少一種。

4.如權(quán)利要求2所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：所述的碳材料為短碳纖維；長度為1~5mm；直徑為6~8 μm。

5.如權(quán)利要求4所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：所述的碳材料為脫膠處理的短碳纖維、酚醛樹脂包覆的短碳纖維中的至少一種；

脫膠處理的短碳纖維的制備工藝為：將短碳纖維束在惰性氣氛或真空條件下，于650~800℃熱處理20~90min即得；

酚醛樹脂包覆的短碳纖維的制備工藝為：將配取的酚醛樹脂溶于酒精中，得到酚醛樹脂酒精飽和溶液；然后將短碳纖維經(jīng)60~80℃酚醛樹脂酒精飽和溶液浸漬1~2 h；再在80~150℃下烘干1~3h。

6.如權(quán)利要求1所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：所述基體金屬A選自銅、鐵、鎳、鉻、錳、銀中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1~6任一項所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：

所述碳材料與基體金屬A的體積比為1~9:19~1；

碳材料和基體金屬A的總質(zhì)量與磨球的質(zhì)量比為1: 5~8；

所述球磨轉(zhuǎn)速為220~350r/min；

所述嵌碳金屬粉末的粒徑為30~250μm。

8.如權(quán)利要求1所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：基體金屬B的粒徑為30~250μm；

所述基體金屬B選自銅、鐵、鎳、鉻、錳、銀中的至少一種；

所述顆粒相C的粒徑為10~400μm。

9.如權(quán)利要求1~6任一項所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：還原處理的嵌碳金屬粉末與基體金屬B、顆粒相C質(zhì)量比為5~100：0~95：0~80；

所述的顆粒相C質(zhì)量不為0。

10.如權(quán)利要求1所述的制備金屬-碳復(fù)合材料的方法，其特征在于：

將混料后的混合料冷壓成型后得到壓坯，再在保護氣氛或真空或保護氣氛加壓條件下燒結(jié)，得到金屬-碳復(fù)合材料；或?qū)⒒旌戏壑苯訜釅旱玫浇饘?碳復(fù)合材料；

冷壓成型過程的壓強為200~600MPa，保壓時間為20~30 s；壓坯燒結(jié)過程的溫度為基體金屬熔點的 60%~80%，保溫時間為0.5~3 h，壓力為0~1 MPa；

熱壓過程的壓強為200~600MPa，溫度為基體金屬熔點的 60%~80%，保溫保壓時間為2~90 min。