[发明专利]一种多尺度颗粒增强铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多尺度颗粒增强铜基复合材料及其制备方法，属于铜基复合材料技术领域。本发明的多尺度颗粒铜基复合材料由铜和镀铜TiB₂颗粒制成；所述镀铜TiB₂颗粒包括第一镀铜TiB₂颗粒和第二镀铜TiB₂颗粒，所述第一镀铜TiB₂颗粒的粒径大于第二镀铜TiB₂颗粒的粒径。铜、第一镀铜TiB₂颗粒和第二镀铜TiB₂颗粒混合均匀，然后进行冷等静压、真空烧结、热加工制得多尺度颗粒铜基复合材料。该铜基复合材料采用两种不同粒径的镀铜TiB₂颗粒对铜基体进行混杂改性，利用两者在铜基体中形貌及占位不同，可以实现两种增强体之间的优势互补和耦合效应从而达到协同增强基体，提高了铜基复合材料的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种多尺度颗粒增强铜基复合材料及其制备方法，属于铜基复合材料技术领域。

背景技术

铜和铜合金是传统的高导电、导热材料，在电器、电子等工业部门有很重要的用途。随着电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展，焊接电极、接触导线、轴瓦、电子通信器件中的接触元件等部件种类增多，需求量急剧加大，而且器件向高集成电路化、高密实装化等方向变化，要求使用的铜合金材料不仅具有良好的导电性能、导热性能、弹性极限和韧性，而且还应具有良好的耐磨性能和较高的抗拉强度。传统铜合金由于强度和耐热性不足，在应用中受到了很大的限制。目前，在铜基体中引入化学热稳定性和热稳定性较好的陶瓷颗粒是制备高强度高导电性铜基合金材料的有效手段之一。TiB₂颗粒具有高熔点、高硬度、高耐磨性和高温导电等突出优点，是制备高性能铜基复合材料的常用增强相之一。

申请公布号为CN101928854A的中国专利申请中公开了一种镀铜二硼化钛颗粒增强铜基复合材料及其制备方法。该铜基复合材料由70％～99％的纯铜粉或铜合金粉和1％～30％镀铜二硼化经过混合、烧结制成。该申请公开的技术方案解决了由于铜对二硼化钛的润湿性差，难以制备致密化的TiB₂/Cu复合材料；由于二硼化钛颗粒与铜的热膨胀系数和弹性模量相差较大在冷却过程中易产生裂纹的问题。但是这种单一组元、单一形式的增强铜基复合材料难以解决铜基复合材料传导性、强度与塑性和韧性、强度与耐磨性等矛盾问题，因此限制了铜基复合材料综合性能的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多尺度颗粒增强铜基复合材料，通过不同尺寸的镀铜TiB₂颗粒混杂提高铜基复合材料的综合性能。

本发明的目的还在于提供一种上述多尺度颗粒增强铜基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多尺度颗粒增强铜基复合材料，该多尺度颗粒增强铜基复合材料由铜和镀铜TiB₂颗粒制成；镀铜TiB₂颗粒包括第一镀铜TiB₂颗粒和第二镀铜TiB₂颗粒，所述第一镀铜TiB₂颗粒的粒径大于第二镀铜TiB₂颗粒的粒径。

采用两种粒径的镀铜TiB₂颗粒，可使较小颗粒填充到较大颗粒无法占据的空间，以提高材料的堆积密度，提高的复合材料的相对密度，从而提高复合材料的力学性能。

镀铜TiB₂颗粒在多尺度增强铜基复合材料中的体积分数不大于10％。若镀铜TiB颗粒的体积分数高于10％，会使铜基复合材料的传导性能下降。

铜的颗粒粒径为50～200μm。优选此规格的铜原料，有利于原料混合均匀。

所述第一镀铜TiB₂颗粒和第二镀铜TiB₂颗粒的粒径均不大于100μm。若颗粒粒径太大，则提升效果不明显。