[发明专利]一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤一

将长碳纤维切成短碳纤维后，放入真空高温炉，在1000～1200℃，保温0.5～2h；随炉冷却至室温，得到备用短碳纤维；所述短碳纤维的长度小于等于1mm；所述短碳纤维的直径为6～10μm；

步骤二

将用湿法球磨制得的Cu/Ti粉末在真空条件下烘干，得到备用Cu/Ti粉末；所述备用Cu/Ti粉末中，Cu与Ti的质量比为90～80:10～20；按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合；得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体；所述复合粉体中，Cu、Ti、短碳纤维三种 原料的质量比为Cu：Ti：短碳纤维＝43.2～49.5:10.8～9:1.5～6；

步骤三

将步骤二所得复合粉体装入模具，采用放电等离子烧结，得到短碳纤维/铜复合材料；烧结参数为温度790℃～880℃，保温时间10～30min，烧结压力为5～25MPa。

2.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，真空高温炉烧结参数为，温度1200℃，真空环境保温2h，炉内气压小于等于100Pa。

3.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤二中，铜粉的粒度小于等于50微米，松装密度为2.8～3g/cm³，钛粉的粒度小于等于74微米，松装密度为1.2～1.6g/cm³；所述球磨时间为4～8h，球：料：酒精的质量比为4～6:0.5～1:0.3～0.5，湿法球磨的转速为180～300转/min；

步骤二中，按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合；得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体；混合时，控制V型混料速度为10～90r/min，时间为1～10h。

4.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，放电等离子烧结工艺为：先用罗茨泵抽真空，真空度为0.05mbar，然后以30MPa压力对装有复合粉体的模具进行预压20min，再以50～100℃/min的速度升温至790～850℃、压力为5～25MPa，保温时间为10～30min；烧结结束后，冷却至室温。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于：所制备的短碳纤维/铜复合材料的致密度大于等于84.14％，电阻率小于等于0.66μΩ·m，抗弯强度大于或等于241.84MPa。

6.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法，其特征在于；包括下述步骤：

步骤一

将长碳纤维切成短碳纤维后，放入真空高温炉，在1200℃，保温2h，随炉冷却至室温，得到备用短碳纤维；

步骤二

以粒度小于等于50微米铜粉、粒度小于等于74微米的钛粉为原料；按球：料：酒精的质量比为2:1:0.3；将磨球、原料以及酒精加入球磨机中进行球磨；所述球磨的转速为300转/min、球磨时间为8h；得到Cu/Ti粉末；将所得Cu/Ti粉末在真空条件下烘干，得到备用Cu/Ti粉末；在真空条件下烘干时，控制设备内的气压小于等于0.09MPa、控制温度为50℃；所述铜粉与钛粉的质量比为5:1；

按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合；得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体；所述复合粉体中Ti的质量百分含量为9％、短碳纤维的质量百分含量为3％；

步骤三

将步骤二所得复合粉体装入模具，采用放电等离子烧结，得到短碳纤维/铜复合材料；烧结参数为温度为850℃，保温时间10～30min，烧结压力为5～25MPa；所述短碳纤维/铜复合材料的致密度大于等于99.32％、电阻率为0.30.3～0.66μΩ·m、抗弯强度为550～806MPa。