[發明專利]氧化鋁彌散強化銅基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010070275.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111172422B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 黃偉;龔留奎;陳子明;馮宏偉;劉雨荻;黃瀅秋;張延松;田開文;王若蘭;黃偉明
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C32/00;C22C1/10;C22F1/08;H01B1/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;景豐強

一種氧化鋁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：①準備模具，純銅粉、Al₂O₃粉末，置于研磨器中充分研磨，將均勻混合的氧化鋁與銅粉充入模具，壓制成坯粉；②將純銅、水木炭放入坩堝中，在大氣環境下進行熔煉，待加熱，再次添加脫水木炭，降低合金的燒損，保溫后得到銅液，然后將壓制好的坯粉放入熔融的銅液中，同時打開電磁攪拌裝置，隨后對合金銅液進行澆鑄，待鑄錠冷卻后取出，得到合金鑄錠；③切割處理；④旋鍛處理；⑤去應力退火處理。

技術領域

本發明涉及一種銅基復合材料制備方法，屬于銅合金技術領域。

背景技術

銅及銅合金由于其具有良好的力學和電學性能而被廣泛地應用到國民工業中，但隨著高科技產業的發展，特別是電子行業的快速發展，對銅合金的需求也會越來越大，傳統銅合金的性能已不能滿足要求，因此高強度、高導電、高抗軟化性銅合金的開發及研究非常受歡迎。為此，近年來世界各國都在開發力學、電學性能優異的銅合金材料，并且取得了重大進展。其中氧化鋁銅基復合材料異軍突起，既可以同時發揮基體及強化材料的協同作用，又具有很大的設計自由度，能使材料的導電性與其強度或者其它性能達到較好的匹配，已經廣泛應用于金屬熔鑄、電子信息、電真空器件、高壓開關，以及高速電氣化鐵路裝備和汽車制造等行業中的電阻焊電極、大推力火箭發動機內襯、結晶器、弓網等高新技術領域，成為適應新時代適應國民經濟發展的關鍵材料之一。

目前氧化鋁銅基復合材料的制備方法主要有8種：

(1)粉末冶金法工藝成熟并且材料性能良好，但生產工藝復雜、成本高、生產效率低，同時復合材料界面易受污染，界面反應嚴重。

(2)機械合金化法制備的銅基復合材料Al₂O₃顆粒分布較均勻，但所得到的復合粉末容易受到污染，制品晶粒較大，性能難以進一步提高。

(3)復合電沉積法不需要高溫高壓等條件，制備工藝簡單、成本低、成分可控性好。但顆粒在鍍液中的均勻穩定懸浮不易控制，制品中Al₂O₃含量和復合材料制品尺寸大小受到限制。

(4)混合鑄造法設備與工藝相對簡單，但是此法易卷入部分氣體，材料性能偏低。

(5)共沉淀法制得的Al₂O₃彌散銅復合粉末受還原工藝和原料純度的影響，燒結制品性能較低。

(6)溶膠-凝膠法工藝路線復雜，不適于大批量生產，目前關于此法制備Al₂O₃彌散強化銅基復合材料的報道很少。

(7)反應噴射沉積法綜合了粉末冶金和攪拌鑄造的優點，克服了復合材料制品基體含氧量大、界面反應嚴重等缺點，生產的復合材料性能較高，但該法所用設備昂貴、工藝復雜，不適于推廣生產。

(8)內氧化法可得到細小彌散分布的Al₂O₃粒子，而且材料的性能良好，但反應所需的氧含量難以控制，通常生產成本較高、工藝繁雜，影響因素較多，工業化的生產工藝參數也不十分明確。

上述方法制備的氧化鋁銅基復合材料確實可以提高材料的綜合性能，但是由于制備過程或是比較繁瑣，對試驗設備有較高的要求，生產成本相對太高；或是制備過程簡單，但得到的材料性能一般，以至于實現工業化生產尚存在一些問題。而成本較低的傳統熔鑄法的難點在于，氧化鋁顆粒密度小且與銅基體的潤濕性能差等問題，難以得到強化相分散均勻的合金材料等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種工序簡單且所得材料高強度和高溫穩定性的氧化鋁彌散強化銅基復合材料的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：