[发明专利]一种原位合成硼化钛-碳化钛复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种原位合成TiB₂‑TiC复相陶瓷增强铜基复合材料的方法，包括以下步骤：将钛单质与碳化硼进行球磨，得到TiB₂‑TiC复相陶瓷前驱体；在所述TiB₂‑TiC复相陶瓷前驱体的表面进行化学镀镍，得到镍润湿增强颗粒；将所述镍润湿增强颗粒与铜源混合球磨，得到球磨混合料；对所述球磨混合料进行冷压，得到压坯；将所述压坯在无氧气氛中进行烧结，得到烧结体；将所述烧结体进行锻压，得到原位合成TiB₂‑TiC复相陶瓷增强铜基复合材料。本发明提供的制备方法能够制备得到硬度性能较高的原位合成TiB₂‑TiC复相陶瓷增强铜基复合材料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，特别涉及一种原位合成TiB₂-TiC 复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

汽车生产过程中离不开电阻点焊，生产客运汽车需要焊3000点/辆，生产轿车则需要7000～12000点/辆；点焊一点的成本按5美分计算，客运汽车的点焊成本达到150美元，轿车的点焊成本则达到350～600美元，占车辆生产成本的1/2～3/4，这促使人们不断研究新的点焊电极材料，以降低汽车生产过程中点焊的成本。

点焊过程中，点焊电极在机械力和热的作用下，不可避免的会发生塑性变形，点焊电极发生塑性变形后，会导致电流密度降低，减少电流产生的焦耳热，最终影响焊点质量，因此，塑性变形成为点焊电极失效的主要因素之一。为抑制点焊电极的塑性变形，延长其使用寿命，研究者将具有增强材料耐磨性能作用的组分应用于点焊电极材料的制备。

TiC、TiB₂单相陶瓷是较早被作为弥散强化的增强相，利用单相陶瓷增强得到的复合材料相对于纯铜材料而言，耐磨性得到了改善，但改善效果并不理想；后来，增强相逐渐发展成复相陶瓷，TiB₂-TiC就是应用较为广泛的一种复合陶瓷增强相。为了得到性能优异的TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基的复合材料，研究者提出了自蔓延高温合成、机械合金化等不同的制备方法，如将TiB₂、TiC直接混合加入铜基体中或将Ti、B₄C加入铜基体中，均制备得到了TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基的复合材料。上述方法虽然可以制备得到耐磨性较好的复合材料，但其硬度性能仍不能满足点焊电极对材料耐磨性能得需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种原位合成TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的原位合成TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基复合材料的方法能够制备得到耐磨性较好的复合材料。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种原位合成TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将钛单质与碳化硼进行球磨，得到TiB₂-TiC复相陶瓷前驱体；

2)在所述TiB₂-TiC复相陶瓷前驱体的表面进行化学镀镍，得到镍润湿增强颗粒；

3)将所述镍润湿增强颗粒与铜源混合球磨，得到球磨混合料；

4)对所述球磨混合料进行冷压，得到压坯；

5)将所述压坯在无氧气氛中进行烧结，得到烧结体；

6)将所述烧结体进行锻压，得到原位合成TiB₂-TiC复相陶瓷增强铜基复合材料。

优选地，所述钛单质与碳化硼的摩尔比为3:1。