[发明专利]一种Cu/SiO2

说明书

本发明属于金属基复合材料技术领域，公开一种Cu/SiO₂‑Cu₂O/SiC金属基复合材料及其制备方法，所述制备方法包括在SiC粉体表面包覆SiO₂‑Cu₂O复合物，制得SiC/SiO₂‑Cu₂O复合气凝胶，随后向所述复合气凝胶中加入Cu粉，混合均匀后将其于800～950℃温度下进行热压烧结，即获得金属基复合材料；其中，所述Cu粉体与所述SiC/SiO₂‑Cu₂O复合气凝胶的体积比为1:0.01～0.2。本发明采用SiO₂‑Cu₂O作为Cu与SiC界面过渡相，通过调控界面结构减小SiC与Cu润湿角，改善界面结合状态、力学性能及电学性能；且本发明的Cu/SiO₂‑Cu₂O/SiC金属基复合材料硬度最高达到1.4GPa；0～200℃电导率不随测试温度改变而变化，200～400℃电导率随测试温度的增加而缓慢增加，400～900℃电导率随测试温度的增加而急剧增加。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，尤其涉及一种Cu/SiO₂-Cu₂O/SiC金属基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜具有优异的导电、导热、耐腐蚀、抗疲劳等性能；并且价格低廉，广泛应用于电子、电器等行业领域。但其机械性能及高温性能较差，目前主要通过添加陶瓷颗粒、硬质金属元素及合金等来提高其综合性能，但是不同组分之间的界面润湿性、界面结合及界面化学反应成为制备过程中的关键问题。

目前解决Cu与SiC界面问题的主要方法为采用物理气相沉积法、化学沉积法在SiC颗粒表面沉积Cu₂O、Cu、Ni等金属元素，但是这方法制备的原料粉体组分布不均匀，并且制备周期长，操作复杂。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种Cu/SiO₂-Cu₂O/SiC金属基复合材料及其制备方法。本发明采用SiO₂-Cu₂O作为SiC与Cu界面过渡相，不仅可以阻止Cu与SiC直接接触，避免界面反应，减少Cu6.69Si等硬脆相的生成，而且通过减小SiC与Cu润湿角，提高界面润湿性，改善了界面结合状态及电学性能。

通过溶胶-凝胶法制备的SiC/SiO₂-Cu₂O凝胶，采用鼓风干燥会出现SiC/SiO₂-Cu₂O板结成较大块状，之后的湿法球磨混料过程中混合不均匀，并且粉体粒径因为团聚粒径增加，不利于烧结过程的进行。本发明采用冷冻干燥法干燥SiC/SiO₂-Cu₂O凝胶，获得了均匀、疏松、小粒径的SiC/SiO2-Cu2O复合气凝胶。

本发明的一种Cu/SiO₂-Cu₂O/SiC金属基复合材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种Cu/SiO₂-Cu₂O/SiC金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

在SiC粉体表面包覆SiO₂-Cu₂O复合物，制得SiC/SiO₂-Cu₂O复合气凝胶，随后向所述SiC/SiO₂-Cu₂O复合气凝胶中加入Cu粉，混合均匀后将其于 800～950℃温度下进行热压烧结，即获得金属基复合材料；

其中，所述Cu粉体与所述SiC/SiO₂-Cu₂O复合气凝胶的体积比为1:0.01～0.2。