[发明专利]一种超极限铜合金及其制备方法

说明书

本发明属于铜合金材料制备技术领域，公开了一种超极限铜合金及其制备方法，包括铜合金基体，铜合金基体表面依次沉积有复合粘结层、复合陶瓷层、反射层、反折射层、绝缘层和泡沫碳层；复合粘结层包括沉积在铜合金基体表面的粘结层和沉积在粘结层表面的贵金属层；复合陶瓷层包括陶瓷A层和陶瓷B层。本发明通过在铜合金基体表面沉积多层涂层，能够将其使用温度提升至高于原铜合金基体熔点100‑500℃，以实现铜合金在超极限环境下的使用。本发明提供的超极限铜合金具有极佳的高温力学和化学稳定性，能够在超过其铜合金基体熔点的条件下使用，增大了使用范围。

技术领域

本发明属于对铜合金材料制备技术领域，具体涉及一种超极限铜合金及其制备方法。

背景技术

铜合金作为当今一种重要的金属材料，指以铜为基体，加入其他元素组成的合金。铜具有良好的力学、物理和化学性能，而在铜内添加适宜元素形成的铜合金的抗氧化性、耐蚀性、高温强度强，并且能够改善某些物理性能，因此铜合金广泛使用在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天领域。铜合金由于其强度、硬度、抗震性、耐蚀性、抗氧化性、高温强度和某些物理性能等综合性能较强，在航空航天领域发挥了不可替代的作用。例如：火箭发动机的燃烧室和推力室的内衬，可以利用铜的优良导热性来进行冷却，以保证发动机的温度在允许的范围内。亚里安那5号火箭的燃烧室内衬，采用铜银合金，在这个内衬内加工出360个冷却通道，火箭发射时通入液态氢进行冷却。

随着技术的发展与社会的实际需求，对航空器的速度要求也越来越高，航空器的提速就意味着发动机的运转速度逐渐提高，便导致发动机叶片的表面温度逐渐提高，尽管铜合金拥有众多优异的性能，但是由于其熔点在1080℃左右，且在高温下极易氧化的特性大大限制了铜合金在高温条件下的使用。另外金属在超过其熔点一半的温度下工作，就会发生软化的现象，即铜合金在540℃的环境下工作时，就会发生软化，性能降低的现象。而现目前的铜合金不能满足航空器提速后的使用要求(即铜合金不能在超极限温度(超过铜合金的熔点温度)下使用)，或者说为了实现航空器提速的要求，就必须牺牲飞机的使用寿命。因此在航空器发展，甚至是整个铜合金的发展都受到了限制，铜合金的使用受到了限制，达到了一个瓶颈。

发明内容

本发明意在提供一种超极限铜合金及其制备方法，以解决现有的铜合金无法满足在超极限温度下使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案：

一种超极限铜合金，包括铜合金基体，所述铜合金基体表面依次沉积有复合粘结层和复合陶瓷层；复合粘结层包括沉积在铜合金基体表面的粘结层和沉积在粘结层表面的贵金属层；复合陶瓷层包括陶瓷A层和陶瓷B层。

本技术方案的有益效果：

发明人通过大量的研究，研发了一种超极限铜合金，满足铜合金在超极限温度(超过其熔点温度)下使用。在研发过程中，通常人们会认为当环境温度高于合金的使用温度之后，便会认为该合金不能在该温度下进行使用，进而需要其他高熔点的合金进行使用，而发明人反其道而行，尝试对铜合金进行改进，以满足航空器制造的需求。在发明人不断尝试的过程中非常惊喜的发现，通过在铜合金表面沉积一定配比的涂层，能够将铜合金使用温度提高至高于原熔点100-500℃，将大大的提高铜合金的使用温度，从而满足制造航空器的需求；而在高温环境下，将铜合金的使用温度提升2-3℃都是非常困难的，因此申请人的这一研究是在铜合金的使用上非常大的进步。

本技术方案通过在铜合金基体上沉积复合粘结层和复合陶瓷层，能够大大的提高铜合金的使用温度，以适应铜合金在超极限温度条件下的使用。沉积复合粘结层，能够提高各涂层与铜合金基体之间的粘结效果，避免涂层在使用过程中脱落。沉积复合陶瓷层，能够降低热量的传导，从而提高铜合金基体的使用温度。本技术方案通过各涂层的配合，使得铜合金的使用温度得到了大大的提升。

综上所述，本发明具有以下技术效果：