[发明专利]原子堆积理论压力烧结制备SiC/石墨强化Cu-基合金复合材料的方法

权利要求书

1.原子堆积理论压力烧结制备SiC/石墨强化Cu-基合金复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.根据烧结方法、基体材料及强化相选择建模模型；烧结方法采用粉末冶金法；强化相为单相时，选择简单立方模型，强化相为两相时，选择面心立方模型；

S2.根据模型及公式计算理想状态下的充填体积，得到强化相与基体材料的尺寸比例关系；

S3.根据步骤S2获得的尺寸比例关系，制备粉末冶金法胚体、烧结得到复合产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体材料为Cu基材料，强化相为两相分别是SiC和石墨，选择面心立方模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2：

面心立方晶格的八面体间隙半径＝0.414r； (1)

面心立方晶格的四面体间隙半径＝0.225r； (2)

理想状态下，微观面心立方晶格模型中四面体与八面体间隙里的充填体积分别为：

上述公式中，r表示基材颗粒的半径，把每一个粉末颗粒看作一个球体进行计算，单位是μm微米；

面心立方晶胞下，基材颗粒体积充填率为74％，根据式(3)和(4)计算可知位于四面体间隙与八面体间隙的两种强化相的体积充填量，进而获得两种强化相的充填体积比，根据强化相与基材的比例为1/10和两种强化相的充填体积比，对面心立方晶胞剩余空间进行分配，获得强化相和基材的体积充填量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：根据步骤S2获得的基材、强化相的粉末尺寸，充填量，采用粉末冶金法制备胚体，将基材、强化相混合后，加入少许乙醇至凝固态倒入厚20mm，高5cm的圆柱模具中；在油压机下进行预压与终压成型，压制成高1cm的圆柱体胚体；取出圆柱体胚体后放入直径20mm，深2cm的模具内，在上端盖上活塞，放入压力烧结炉内进行烧结成型，烧结温度从0-300℃后添加荷载7.5kg，升至800℃后保温1小时后可取出成品。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2为：

以强化相G作为八面体，SiC作为四面体；

四面体间隙充填下，SiC半径/Cu颗粒半径0.225；

八面体间隙充填下，G半径/Cu颗粒半径0.414；

Cu基材颗粒尺寸为300μm，根据式(1)和(2)计算得到石墨尺寸125μm；SiC尺寸67.5μm；

微观面心立方晶格模型中四面体与八面体间隙里的充填体积分别为：

G的充填体积为

SiC的充填体积为

根据上式计算可知，四面体间隙SiC的体积充填量在2％，八面体间隙G的充填量在5.5％；SiC与G充填比例为4/11；强化相SiC与G充填总量为7.5％，强化相与基材的比例为1/10；

以总体积为100％，三种材料所需要的添加量Cu占90.82％；G占6.732％，SiC占2.448％。