[发明专利]一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法。

背景技术

Cu-Fe复合材料具有高强度和高导电率的综合性能可广泛应用于微电子、电力及机械等行业。还可应用于大型电阻焊机底座及电极、大容量汽轮发电机转子槽楔、护环材料、超大规模集成电路引线框架、高速轨道交通用架空导线、国防军工用电子对抗、雷达、大功率军用微波管、热核实验反应堆(ITER)偏滤器垂直靶散热片及高脉冲磁场导体材料等领域。但是，现有的Cu-Fe复合材料通过增加含铁比例提高强度的同时，对材料的导电性能也产生了很大的影响。其次，采用一般的还原铁粉研制复合材料，其强度也具有很大的局限性。

随着科学技术的不断发展，国内外已经通过向Cu-Fe复合材料中加入一定量的Ag制备出Cu-Fe-Ag复合材料，虽然在材料的性能上有了很大改观，但却增加了材料的生产成本，不利于复合材料的大规模生产使用，因此改良Cu-Fe复合材料的制备方法仍具有很大空间。

为了获得成本低廉而且具有高强度高导电率的Cu-Fe复合材料，本发明采用对一般的还原铁粉渗碳的工艺从而获得高碳铁粉，通过铜基体与高碳铁粉的结合制备出自硬强化铜基复合材料。目前，对于本发明中提到的这种低成本高性能Cu/FeC复合材料的制备方法还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，解决现有Cu-Fe复合材料强度和导电性能较低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，将混合均匀的Fe-C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu-FeC复合材料。

本发明的特点还在于，

Fe-C粉体通过以下方式得到：将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300～1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体。

Fe-C粉体中炭黑的质量百分比为0～0.8wt％，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％。

Fe-C粉体与铜粉球磨混粉的方式如下：按质量百分比分别称取12％Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20～40倍加入磨球，进行12～24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体。

预压制是将Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力10～300KN，保压30～120秒形成毛坯。

热压烧结是将预压制形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到950～1050℃后，在1.5～3MPa的压强下进行热压并保温30～60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理。

热处理是将热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为727～880℃，保温20～60min，水冷淬火；再加热到150～350℃，保温30～90min退火，空冷。

本发明的有益效果是，本发明自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，通过在制备Cu-FeC复合材料的过程中向还原铁粉中渗碳，在不改变铁含量的同时，通过将FeC合金由奥氏体相变为马氏体或贝氏体，很大程度提高了原有Cu-Fe复合材料的硬度和强度，制备出了具有高强度高导电率的Cu-FeC复合材料，为此类复合材料的研究提供了新的思路。

附图说明

图1是实施例1中Fe-C粉体的电镜扫描图；

图2实施例1中铁粉的扫描电镜图；

图3是实施例1制备的Cu-FeC复合材料的微观组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，将混合均匀的Fe-C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu-FeC复合材料。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，按质量百分比分别称取0～0.8wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300～1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；

步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20～40倍加入磨球，进行12～24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；