[发明专利]一种制备原位TiB2颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的方法

说明书

本发明公开了制备原位TiB₂颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的方法，在KQM‑X4Y式行星式球磨机中制备两种不同Ti和B原子比例的复合粉末，将制备的两种不同比例的Ti‑B复合粉末与电解纯Cu粉在混粉机中按照一定比例进行机械混粉，之后将混合均匀的复合粉末在不锈钢模具中冷压成型，最后在气氛保护炉中进行加压烧结完成TiB₂颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的制备。该方法制备的Cu基复合材料，同时兼备较高的导电率和硬度，解决了单一结构的增强相增强Cu基复合材料中过分依赖含量的增加而使导电率严重下降的问题，在一定程度上缓解了Cu基复合材料中强度和导电率这对矛盾，使该复合材料的综合性能得到了提升。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种制备原位TiB₂颗粒和TiB 晶须混杂增强Cu基复合材料的方法。

背景技术

铜基复合材料被广泛应用在接触导线、集成电路引线框架、电触头、焊接电极、发动机散热组件等方面。这些应用不仅需要材料具有良好的导电导热性能，同时还需要如高强度、高硬度、高耐磨性等机械性能，而导电率和强度作为一对矛盾项的存在使该复合材料的综合性能遇到了瓶颈。TiB₂颗粒具有高硬度、高弹性模量、高熔点、低电阻率的优点，采用该增强体增强Cu 基复合材料，既可以保证复合材料导电率，又可提高复合材料的力学性能。 TiB晶须具有优越的化学稳定性，高刚度、高蠕变、抗疲劳、摩擦磨损性能，采用该增强体可显著提升复合材料力学性能，同时其电阻率也较低。然而，单一的颗粒或者晶须对Cu基复合材料综合性能的提升空间有限，且该法始终依靠第二相含量的增加来维持Cu基复合材料的强度，但该种强化方式的直接后果就是复合材料导电率的迅速下降，即采用单一结构的增强相增强Cu基复合材料始终不能有效缓解Cu基复合材料中导电率和强度这对矛盾，从而让该复合材料的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末冶金法制备原位TiB₂颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的方法，实现了两种不同结构Ti-B化合物混杂增强Cu 基复合材料，该复合材料通过颗粒和晶须协同增强效应，解决了单一结构的增强相增强Cu基复合材料中过分依赖含量的增加而使导电率严重下降的问题，最终使该复合材料的力学性能得到了提升，同时也维持了高导电率。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种制备原位TiB₂颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的方法，包括如下步骤：

步骤1)、称取不同Ti和B原子比例的Ti粉和B粉并置于球磨机中，并添加无水乙醇作为球磨过程控制剂，充入Ar气保护，进行球磨；

步骤2)、将步骤1制备的两种不同比例的Ti-B复合粉末与电解纯Cu粉在混粉机中按照一定比例进行机械混粉；

步骤3)、将混合均匀的复合粉末在不锈钢模具中冷压成型为预制体；

步骤4)、将步骤3冷压成型的预制体在N₂气氛保护炉中进行热压烧结完成 TiB₂颗粒和TiB晶须混杂增强Cu基复合材料的制备。

作为本发明进一步的方案，两种不同Ti和B原子比例分别为1.5:1-1:1 和1:2-1:2.5。

作为本发明进一步的方案，KQM-X4Y式行星式球磨机转速为 300-600r/min，球料比为5:1-20:1，球磨设置时间4-8h。

作为本发明进一步的方案，球磨过程添加总粉末质量分数为4-8％的无水乙醇作为过程控制剂。

作为本发明进一步的方案，将球磨后得到的的两种不同比例的Ti-B复合粉末质量分数各40-60％与电解纯Cu粉进行机械混粉，Ti-B复合粉末占总粉末质量分数的1％-5％，混粉机转速为80-200r/min，混合设置时间为4-12h。