[发明专利]一种铜钛合金及其制备方法

说明书

本发明的一种铜钛合金及其制备方法，合金包括组分及其质量百分比为：Cu粉：64～66％，TiH₂粉：34～36％。制法为：按铜钛合金的成分配比，将Cu粉和TiH₂粉混合均匀，制得混合料后，进行压制成型，成型压力为35～100MPa，保压时间为10～30min，制得合金生坯，在惰性气体气氛下进行烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结时间10～60min后，冷却出炉，制得铜钛合金。该方法制备的铜钛合金具有极高的硬度和韧性，同时还具有良好的脆性与热导率。且原料易得，混料时间短。通过对烧结温度、升温速率和保温时间的精确控制，使制备出来的合金不仅成分符合要求而且性能有保证。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铜钛合金及其制备方法。

背景技术

从二十世纪三十年代开始，人们开始研究铜钛合金，发现了多种铜钛金属间化合物，铜钛合金虽然开始研究的比较早，但是一直没有得到人们足够的重视。目前对于铜钛合金的研究大多集中在富含铜的区域，该区域为只有部分钛溶解在铜中，并且随着温度的变化钛的溶解度变化较大，很容易来进行时效强化。研究发现，时效硬化的铜钛合金(1～6wt.％Ti)的力学和物理性能可与铜铍合金相媲美。而铜铍合金虽然具有优异的物理性能和力学性能，但是铍具有一定的毒性，在使用过程中会危害到人体健康，因此研究铜钛合金成为有毒铜铍合金的替代品变得十分有意义。

同时对铜和钛扩散形成的反应层的显微硬度测试表明，金属间化合物的硬度远高于纯铜或纯钛金属基体的硬度，因此金属间化合物可以作为某些材料的增强相。如在铜基氮化硼砂轮中，添加钛元素作为活性元素与氮化硼参与反应生成氮化钛和硼化钛，建立起了金属基体与氮化硼磨料之间的化学连接，增强了基体对于氮化硼的把持力，可以有效防止氮化硼磨料的脱落而造成砂轮失效。同时铜和钛也反应生成金属间化合物，作为增强相可以显著提高铜基体的强度，提高砂轮的使用寿命。由于导电性良好可以作为电缆、变压器线圈或者导电片、高强度弹簧、电触点、集成电路封装中的引线框架和隔膜等使用。而且相关资料表明，铜和钛两者都是优良的耐海洋腐蚀材料，把钛锭放置于海底几十年再取出来依然光亮，因此我们有理由相信，铜钛金属间化合物也有着优良的耐海洋腐蚀的性能，可能能够作为海洋工作条件下的耐腐蚀涂层或者结构材料。然而，几乎没有专门对于中间区域的铜钛合金进行研究，在这一领域的研究几乎还处于空白。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铜钛合金及其制备方法，该合金是一种硬度很高的合金，同时具有出色的韧性和良好的脆性，其具体的技术方案如下：

一种铜钛合金包括组分及其质量百分比为：Cu粉：64～66％，TiH₂粉：34～36％。

所述的一种铜钛合金的显微硬度为450～500HV，冲击韧性为28～45J/cm²，断裂韧性为5～11MPa·m^1/2。

所述的铜钛合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，物料混合：按铜钛合金的成分配比，将Cu粉和TiH₂粉混合均匀，制得混合料；

步骤2，成型与脱模：

将混合料进行压制成型，制得合金生坯，其中，所述的成型压力为35～100MPa，保压时间为10～30min；

步骤3，烧结：

(1)将合金生坯进行烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结时间10～60min，其中：所述的烧结操作在惰性气体气氛下进行；

(2)烧结后冷却至≤40℃出炉，制得铜钛合金。

所述的步骤1中，Cu粉和TiH₂粉的粒径范围均为45～60μm。