[發明專利]一種二硼化鈦銅基球形復合材料粉末的制備方法

有效

• 申請號: 202110487939.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113278842B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 梁淑華;石浩;趙陽;高懷寶;姜伊輝;曹飛;鄒軍濤
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/03;C22C9/00;C22C32/00;B22F9/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發明公開了一種二硼化鈦銅基球形復合材料粉末的制備方法，具體按照如下步驟進行：步驟1：按照原位反應TiB₂增強體生成量設計銅硼、銅鈦中間合金配比，采用分離式石墨混合器將兩類中間合金分區熔煉。步驟2：通過調整熔煉參數、導流管布局、霧化氣體壓力等參量，采用超音速環孔型霧化器霧化復合材料熔體，最終得到球形TiB₂/Cu復合材料粉末。本發明能夠將大體積復合材料熔體霧化為細小的復合材料粉末，可在粉末微區有效抑制TiB₂顆粒與Cu基體之間的比重偏析，并且獲得增強體顆粒均勻彌散分布的均一組織，能夠為粉末冶金法制備大尺寸、復雜結構導電銅基材料部件提供高品質原材料，為大尺寸銅基復合材料產業化提供了新的思路。

技術領域

本發明屬于顆粒增強金屬基復合材料粉末技術領域，具體涉及一種二硼化鈦銅基球形復合材料粉末的制備方法。

背景技術

隨著我國特高壓輸變電、軌道交通、集成電路、軍事工業等領域重要裝備關鍵核心部件更新換代，對銅基材料強度、傳導性、耐磨性及高溫穩定性等性能要求愈加苛刻。傳統沉淀強化型銅合金雖能夠在一定程度上提高強度和電導率匹配極限，但難以滿足極端服役條件下高強度、高傳導、抗磨損和耐電弧燒蝕需求，因此，銅基材料復合化是實現高強高導多功能的重要途徑和發展趨勢。

由于TiB₂顆粒具有高熔點、高模量、與銅相近的熱膨脹系數、優異的傳導性能及高溫力學性能等，因此，原位反應TiB₂/Cu復合材料被認為是制備極端服役環境下大尺寸、復雜結構部件極具發展潛力的新型結構功能銅基材料。然而，受比重偏析制約(Cu：8.9g/cm^-3；TiB₂：4.5g/cm^-3)，采用液態成型方法制備大尺寸TiB₂/Cu復合材料面臨組織偏析與性能離散兩方面難題。而采用粉末冶金方法在原理上能夠將大尺寸復合材料成型過程面臨的瓶頸約束在粉末微區，但現有復合材料粉末主要通過直接混粉、機械合金化球磨等方法制備，其粉末污染與原位反應不充分等問題突出，難以最終獲得高品質復合材料。因此，制備無污染的TiB₂/Cu復合材料粉末，能夠為高壓電觸頭、高鐵電接觸線、集成電路引線框架等苛刻服役環境下導電復合材料制備技術的突破奠定基礎；綜合來看，目前液態成型方法制備大尺寸TiB₂/Cu復合材料面臨的組織偏析與性能均一性不佳，以及TiB₂/Cu復合材料粉末冶金成型過程復合材料粉末缺失的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種二硼化鈦銅基球形復合材料粉末的制備方法，解決了目前液態成型方法制備大尺寸TiB₂/Cu復合材料面臨的組織偏析與性能均一性不佳，以及TiB₂/Cu復合材料粉末冶金成型過程復合材料粉末缺失的一部分問題。

本發明所采用的技術方案是，

一種二硼化鈦銅基球形復合材料粉末的制備方法，具體按照如下步驟進行：

步驟1：以Ti:B摩爾比為1:2計算中間合金所需Ti和B元素含量，按照原位反應TiB₂增強體生成量為2wt.％～5wt.％設計銅硼、銅鈦中間合金配比，然后等質量稱量兩種中間合金，對兩種中間合金進行打磨清洗處理，采用分離式石墨混合器將兩種中間合金分區熔煉；得到充分熔化的液相中間合金；

步驟2：霧化制粉：

通過調整熔煉參數、導流管布局、霧化氣體壓力的參量，并利用底注式澆注混合與緊耦合式氣霧化制粉技術相結合，采用超音速環孔型霧化器霧化復合材料熔體，收集得到球形TiB₂/Cu復合材料粉末。

本發明的特點還在于，

步驟1中，打磨清洗處理具體為：用砂紙對中間合金表面進行打磨并用酒精清洗，干燥后待用。