[发明专利]一种MAX相增强铜基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种MAX相增强铜基复合材料的制备方法，所述MAX相增强铜基复合材料由MAX相和铜合金组成，其特征在于，所述MAX相所占体积比例50～70VOL％，其余体积为铜合金材料，且所述铜合金材料的成分质量比为0.3～0.4wt％Cr、0.05～0.15wt％Mg和0.02～0.06wt％P，杂质总含量≤0.4wt％，余量为Cu，所述MAX相中A元素在Ni中的极限固溶度大于8wt.％，

该复合材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1、进行MAX相骨架烧结：将MAX相颗粒和造孔剂球磨混合，所述造孔剂选用淀粉与磷酸二氢铝，再经过室温条件下的冷压成型，大气环境下分阶段升温保温去除水分和促进淀粉充分分解，最后于氢气气氛下烧结致密化得到MAX相预制体骨架，所述升温保温过程为：120-180℃温度下将素坯保温100-150min，并保证水分完全蒸发，继续升温至320-360℃保温100-200min，使淀粉充分氧化分解；

步骤2、MAX相骨架镀镍：MAX相预制体骨架经过酒精超声震荡和去离子水冲洗后进行化学镀镍，控制pH值、镀镍温度，联合采用机械和超声搅拌方式，并通过耐蚀滤网进行反复过滤以完成镀镍工序；

步骤3、镀镍MAX相骨架浸渗铜合金：将铜合金材料块体和步骤2所得的MAX相骨架以MAX相骨架在下、铜合金材料块体在上的方式放入真空压力浸渍炉中，抽真空至1Pa以排出MAX相骨架中的气体，并充入氩气保护，采用电阻丝加热的方式加热至200℃温度保温退火5-10h消除镀层应力，然后升温至烧结温度，施加压力并经过短时间保温完成浸渗过程得到块体材料；

步骤4、高温保温和时效处理：对浸渗块体材料进行高温保温处理，控制MAX相与镀镍层的界面反应，生成TiCx相和Ni-A固溶体，之后进行室温水淬火和时效处理，高温保温处理温度介于910-980℃，保温时间1.5-4.5h，时效温度介于400-500℃，时效处理时间介于0.5-4h。

2.根据权利要求1所述的一种MAX相增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1加入的MAX相颗粒的尺寸介于50-100μm，球磨混料的转速介于100-200转/分钟，球磨时间介于10-20h，冷压坯的厚度尺寸小于20mm，直径尺寸小于30mm，冷压压力介于10-30MPa，烧结温度900-1000℃，烧结时间3-8h。

3.根据权利要求1所述的一种MAX相增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中化学镀镍过程镀液的主盐采用一次磷酸镍，还原剂采用次磷酸钠，其中Ni²⁺和H₂PO^-2的比例严格控制在0.4-0.6之间，且化学镀镍的镀液采用乙酸钠作为缓冲剂，采用柠檬酸作为络合剂，采用微量钼酸铵作为稳定剂，PH值稳定在4.5-4.9，在温度为85～95℃下进行镀镍，时间为1-1.5h，在镀镍过程中始终采用机械和超声两种方法搅拌，通过参数的协调配合严格控制镀速介于5um/h-8um/h之间。

4.根据权利要求3所述的一种MAX相增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述一次磷酸镍浓度选用20-30g/L，次磷酸钠浓度为15-30g/L，缓冲剂浓度为15-25g/L，络合剂浓度为5-10ml/L，稳定剂浓度为12mg/L。

5.根据权利要求1所述的一种MAX相增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3在浸渗铜合金的过程中，700℃以下的升温速率为40℃/min，700℃以上的升温速率为20℃/min，同时烧结温度低于1175℃，烧结时间少于5min，施加压力介于20-30MPa之间。

6.一种由权利要求1所述的制备方法所制得的MAX相增强铜基复合材料。

7.根据权利要求6所述的一种MAX相增强铜基复合材料，其特征在于，所述MAX相所占体积比为60VOL％，其余体积为铜合金材料，且所述铜合金材料的成分质量比为：0.35wt％Cr、0.10wt％Mg、0.04wt％P，杂质总含量≤0.3wt％，余量为Cu。