[发明专利]一种制备Al2O3GrCu复合材料的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种机械合金化制备Al₂O₃GrCu复合材料的方法。

背景技术

    近年来，铜基复合材料被广泛应用于机械、电子、电工等领域，尤其是电力机车架空导线、电磁发射器导轨和航天飞机机翼等重要领域，这就要求铜基复合材料在具有高强度、高导电性的同时，还应具备优良的耐高温软化、耐电弧侵蚀和减摩耐磨性能。尽管第二相强化被证明是一种有效提高铜合金综合性能的方法，但是单一组元强化铜基复合材料依然无法满足现代工业对材料性能的要求。

发明内容

本发明旨在提出一种机械合金化制备Al₂O₃GrCu复合材料的方法。

本发明的技术方案在于：

    一种制备Al₂O₃GrCu复合材料的方法，包括以下步骤：

步骤1：原材料的制备:

 Cu-Al合金粉末、鳞片状石墨，纯度都为99．9％，粒径20um；Al₂O₃和Gr的体积分数分别为2.5％和10％，其余为Cu；

步骤2：制备Al₂O₃／Cu复合粉末：

将不锈钢钢球、Cu-Al合金粉末和硬脂酸按照质量分别为800g、40g和0.8 g装入0.25L不锈钢球磨罐，在转速为600r／min时球磨20 h得到Al₂O₃／Cu复合粉末；

步骤3：制备(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末：

将1g的Gr加入球磨罐，在球磨转速为450r／min时，球磨0～12 h制得(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末；

步骤4:烧结：

将Al₂O₃／Cu复合粉末和(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末烧结成直径为30 mm的圆片状材料，烧结温度为850℃，保温时间6min，保压压力为40MPa，真空度小于10Pa，升温速率为100℃／min，烧结完成后随炉循化水冷却。

优选地，所述的Al₂O₃／Cu复合粉末在进行烧结前在600℃的温度下用氢气还原1h。

或者优选地，所述的烧结是采用SPS-1050型放电等离子烧结系统完成的。

本发明的技术效果在于：

    本发明提供的方法简单方便，易于操作，对环境及设备要求不高，通过本发明提供的方法制得的Al₂O₃GrCu复合材料各相间达到原子级结合，性能优良，满足现代工业对材料性能的要求。

具体实施方式

    一种制备Al₂O₃GrCu复合材料的方法，包括以下步骤：

步骤1：原材料的制备:

 Cu-Al合金粉末、鳞片状石墨，纯度都为99．9％，粒径20um；Al₂O₃和Gr的体积分数分别为2.5％和10％，其余为Cu；

步骤2：制备Al₂O₃／Cu复合粉末：

将不锈钢钢球、Cu-Al合金粉末和硬脂酸按照质量分别为800g、40g和0.8 g装入0.25L不锈钢球磨罐，在转速为600r／min时球磨20 h得到Al₂O₃／Cu复合粉末；

步骤3：制备(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末：

将1g的Gr加入球磨罐，在球磨转速为450r／min时，球磨0～12 h制得(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末；

步骤4:烧结：

将Al₂O₃／Cu复合粉末和(Al₂O₃+Gr)／Cu复合粉末烧结成直径为30 mm的圆片状材料，烧结温度为850℃，保温时间6min，保压压力为40MPa，真空度小于10Pa，升温速率为100℃／min，烧结完成后随炉循化水冷却。

其中，所述的Al₂O₃／Cu复合粉末在进行烧结前在600℃的温度下用氢气还原1h。烧结是采用SPS-1050型放电等离子烧结系统完成的。