[發明專利]一種氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法、復合坯

在審

• 申請號: 202210604288.8
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114959343A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 宋克興;李韶林;國秀花;王旭;皇濤;周延軍;劉海濤;程楚;張朝民;彭曉文;張彥敏;張學賓;劉嵩;肖振朋;徐國楊
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00;C22C32/00;B22F3/17;B22F7/04;B22F5/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 郭佳效

本發明涉及一種氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法、復合坯，屬于粉末冶金技術領域。該方法包括以下步驟：(1)將生產氧化鋁彌散強化銅基復合材料的原料混合粉、銅粉內外布置后，經內氧化還原、粉末燒結，形成內芯為氧化鋁彌散強化銅基復合材料、表層為銅的復合坯；所述內芯為圓柱形，所述表層為筒形，內芯、表層燒結為一體結構；(2)將復合坯鍛造成型，再除去表層，得到氧化鋁彌散強化銅基復合材料。本發明的氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法，設計了一種內芯為彌散銅燒結坯、表層為銅坯料的雙層結構的復合坯，在鍛造過程中，易開裂的區域由塑性差的彌散銅變為塑性較好的銅表層，避免了彌散銅的開裂。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法、復合坯。

背景技術

通常來說，相對于熔煉鑄造制件，由于粉末冶金燒結體通過固態顆粒燒結形成，屬于固態成形過程，粉末與粉末之間的孔隙無法完全消除，因此粉末冶金燒結體的致密度無法像鑄件一樣接近100％。然而，對于粉末冶金制件，其致密度又是影響制件最終性能的重要指標。因此，目前粉末冶金領域的部分制件在加工時需要對燒結坯進行變形加工，通過塑性變形的方式，將內部孔隙壓合或排出，提高坯料致密度。致密度與塑性變形的變形量呈現正相關的關系，變形量越大，致密度越高。塑性變形能力差的燒結坯，容易在有限的變形量下發生開裂，其致密度和性能的提高將大大受限。因此，坯料的塑性變形能力是影響粉末冶金制件最終致密度和性能的關鍵。

目前，對于塑性變形能力差的燒結坯，通常采用熱擠壓的方式提高致密度，原因是在熱擠壓過程中，燒結坯內部各出均受到壓應力，而開裂通常發生在材料產生拉應力的部位，熱擠壓工藝避免了拉應力的產生，因此不易開裂。然而，熱擠壓法存在兩個問題：(1)受限于設備的成形能力：大型難變形材料的變形力一旦超過設備最大擠壓力，將無法采用擠壓成形的方式進行加工；(2)受限于擠壓模具制造的成本：大型擠壓模具制造成本極高，且模具尺寸形狀等于成形件的尺寸形狀，成形制件的尺寸形狀靈活性差，更加工了成本負擔。

相對于擠壓成型，鍛造成形的設備和模具成本不受上述因素限制。如果能用鍛造成形工藝代替擠壓成形，將大大突破粉末冶金制件的形狀尺寸范圍。然而，受到燒結坯塑性變形能力和鍛造成形過程中應力分布狀態(相對于擠壓成型，鍛造過程中存在拉應力)的限制，制件在鍛造過程中易產生開裂。

因此，通過改善燒結坯的塑性變形能力，抑制鍛造過程中的開裂現象，是解決上述問題的關鍵。以氧化鋁彌散強化銅基復合材料為例，彌散銅依靠復合強化手段在銅基體中原位自生納米尺度的氧化鋁強化相，在保持優異傳導性能的同時，實現高溫性能的突破，是目前高溫力學性能最好的銅基材料。為保證氧化鋁強化相的生成，彌散銅的制備工藝通常采用粉末冶金法，以銅鋁合金粉為原始粉末，引入氧源，利用內氧化原理，在銅基體內部生成氧化鋁。彌散銅燒結坯通常采用熱擠壓的方式進行致密化。研究表明，若改用鍛造成形工藝，由于彌散銅燒結坯塑性變形能力差，易在已變形與未變形交界的區域產生開裂。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法，在鍛造成型過程中，彌散銅燒結坯的塑性變形能力好，在已變形與未變形交界的區域不會產生開裂。

本發明的第二個目的在于提供一種復合坯。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種氧化鋁彌散強化銅基復合材料的鍛造成型方法，包括以下步驟：

(1)將生產氧化鋁彌散強化銅基復合材料的原料混合粉、銅粉內外布置、壓制后，經內氧化還原、粉末燒結，形成內芯為氧化鋁彌散強化銅基復合材料、表層為銅的復合坯；所述內芯為圓柱形，所述表層為筒形，內芯、表層燒結為一體結構；

(2)將復合坯在900～950℃鍛造成型，再除去表層，得到氧化鋁彌散強化銅基復合材料。