[发明专利]一种TiB2/Cu材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种TiB₂/Cu材料的制备方法，采用喷射沉积的方法制备了TiB₂/Cu复合材料，在真空感应熔炼铜钛合金；铜钛合金包覆硼粉喷射沉积；高温烧结原位反应；然后得到TiB₂/Cu合金。本发明成份合理，合金化程度高，生产工艺简单，操作方便。本发明的TiB₂/Cu复合材料与传统浇铸法相比具有晶粒细小、合金元素宏观偏析小、成分均匀的优势，几乎不引入杂质，提高合金的导电性及力学性能，可使用于航空航天高性能导电弹性器件，如引线框架和电触头等方面的应用。

技术领域

本发明属于陶瓷颗粒相TiB₂增强金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种TiB₂/Cu材料的制备方法。

背景技术

铜及其铜合金广泛应用在具有高导电和高导热的工作环境，当工作环境温度超过合金的软化温度时合金的强度及抗蠕变性能明显下降，因此提高合金高温稳定性具有重要意义。由于陶瓷颗粒相TiB₂具有熔点高、硬度高、弹性模量高、热膨胀系数低和高温稳定性好的特点，因此可以用来增强铜基复合材料。制备TiB2/Cu复合材料的方法有机械合金化法、接触反应法、高温自蔓延反应和喷射沉积法，钛和硼的活性都较高，在机械合金化过程容易氧化，高温原位反应时增强相容易团聚，直接快速成型工艺与传统制造方法相比具有适应性强，成本低，性能上也具有竞争性，使颗粒增强增强Cu基复合材料成为最有可能实现产业化的新材料之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiB₂/Cu复合材料的制备方法，解决陶瓷颗粒增强相团聚及粗大的问题，减少合金由于球磨导致杂质含量多的现象，改善TiB₂增强相与基体之间的接触润湿，保证合金组织更加均匀，具有更高的强度和导电性。

为实现上述目的，本发明所采用以下技术方案：

一种TiB₂/Cu材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，铜钛合金制备；

称取一定量的纯铜和纯钛块进行表面处理，在保护气氛条件下，在真空感应熔炼炉内熔炼；

步骤2，材料配比；

称取一定量熔炼好的铜钛合金和硼粉，根据送粉过程中的损耗率确定实际硼粉用量；

步骤3，合金熔炼；

将铜钛合金放到中频感应炉内坩埚中，将一定质量的硼粉放到送粉室，使用真空感应炉进行熔炼；

步骤4，喷射沉积；

确定喷射沉积工艺参数，包括雾化压力、喷嘴直径、沉积距离、沉积转速，合金液达到一定过热度后进行喷射沉积及包覆粉操作；

步骤5，原位烧结；

将将步骤4得到的沉积坯在气氛保护管式炉内进行烧结处理，烧结完成后得到TiB₂/Cu陶瓷颗粒增强铜基复合材料。

作为本发明进一步的方案，所述步骤1中保护气氛为氩气，钛占合金总质量的2-3wt％，铜占合金总质量的97-98wt％，熔炼铜钛时反复重熔2-3次，保证合金铸锭的均匀性。

作为本发明进一步的方案，所述步骤2中Cu、Ti、B的比例为96.5-98％：1.5-2.5％：0.5-1％，配料过程中硼粉的损耗率20-40％，送粉气流10-25L/min，送粉电机转速50-120r/min。

作为本发明进一步的方案，所述步骤3熔炼过程真空度达到5-9×10^-2Pa后充入氩气至+0.02-0.1MPa，加热速率约为1-2℃/s，过热度为200-250℃，在该温度下保温5-8min。