[发明专利]一种利用放电等离子烧结制备石墨烯包覆的CuCrZr合金的方法

说明书

本发明公开了一种利用放电等离子烧结制备石墨烯包覆的CuCrZr合金的方法，包括以下步骤：S1：首先通过真空气雾化法制备CuCrZr合金粉末，待用；S2：对S1步骤中制备的CuCrZr合金粉末进行预处理，预处理的方法是用氧化还原法在表面包覆一层网络结构的石墨烯；S3：以石墨烯包覆的CuCrZr合金粉末为原料，将原料置于放电等离子体烧结设备中，然后通过放电等离子烧结得到成品；S4：将S3步骤中所得的成品经固溶处理、冷轧以及时效处理。S2步骤中，所述石墨烯占整体的质量分数在0.1～1％。该发明设计的CuCrZr合金是一种新型的铜合金，与传统的材料相比它具有一层石墨烯包覆层，可以提高材料的导电导热及延展性。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体为一种利用放电等离子烧结制备石墨烯包覆的CuCrZr合金的方法。

背景技术

高强高导铜合金的开发经历了三个阶段：第一阶段，低强高导，这一时期主要是向铜合金里面添加不显著降低铜合金导电率的元素如Ag、Cd、As、Te、Rb等元素进行合金化，这样获得的合金元素导电率可以达到90％IACS，但是力学性能指标不理想，不能满足使用要求；第二阶段，中强中导，这一时期的设计思路是以稍微牺牲部分电导率来提高合金的强度，探索了多元合金化并结合后续热处理提高合金性能的方法，获得力学性能和电学性能兼具的中强中导铜合金；第三阶段，高强高导，本阶段为节约贵金属和不添加无毒金属，开始重新探索添加元素的种类，着重开发无Ag、Cd、As等元素的合金，主要研制含Cr、Zr、Ni、Si、Mg、Sn、Zn、RE、Ti等元素，并在加工工艺上注重改进和创新。石墨烯的引入可以提高铜合金的机械性能、电学性能和热学性能，在铜合金的研究领域具有巨大的应用潜力。由于石墨烯以上的优良性能，科研工作者尝试把石墨烯作为增强体加入铜基体，尝试通过石墨烯改性铜合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用放电等离子烧结制备石墨烯包覆的CuCrZr合金的方法，在合金中添加石墨烯包覆层，大幅提高合金材料的导电导热性及延展性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用放电等离子烧结制备石墨烯包覆的CuCrZr合金的方法，包括以下步骤：

S1：首先通过真空气雾化法制备CuCrZr合金粉末，待用；

S2：对S1步骤中制备的CuCrZr合金粉末进行预处理，预处理的方法是用氧化还原法在表面包覆一层网络结构的石墨烯；

S3：以石墨烯包覆的CuCrZr合金粉末为原料，将原料置于放电等离子体烧结设备中，然后通过放电等离子烧结得到成品；

S4：将S3步骤中所得的成品经固溶处理、冷轧以及时效处理。

优选地，S2步骤中，所述石墨烯占整体的质量分数在0.1～1％。

优选地，S3步骤中，以60-100K/min的升温速度升温至800-950℃，保温2-8min，压力30-60MPa，压力30-60MPa，烧结得到成品。

说明：较快的升温速率，可以使样品在很短的时间内达到所要求的温度，晶粒的生长时间会大大减小，有利于抑制晶粒的长大；

较长的保温时间能够促使烧结的完成，完善样品显微结构。为了能够获得致密性高的样品，保温时间不能太短；

压力越大，样品颗粒堆积越紧密，这样使样品得到更好的致密度，并能有效的抑制晶粒长大和降低烧结温度。

优选地，S4步骤中，所述的固溶处理温度为900-960℃，保温时间为0.5-4h。

优选地，S4步骤中，所述的冷轧处理的变形量为30-60％。

优选地，S4步骤中，所述的时效处理温度为400-500℃，保温时间为0.5-5h。