[发明专利]一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，其特征在于，所述制备方法首先，采用感应熔炼与熔体雾化技术，制备与基体合金熔体润湿性好、比重接近的Zr₄Cu₂O氧化物粉体，氧化物粉体大小控制在5~100 mm；然后，依据目标ODS-Cu的性能与组织设计需要，选择特定颗粒尺寸和重量分数的Zr₄Cu₂O氧化物粉体，将其与基体铜组元金属一起作为原料，配置目标合金；最后，采用感应熔炼技术熔铸制备公斤级ODS-Cu材料；包括以下步骤：

第一步，制备Zr₄Cu₂O氧化物粉体材料

制备Zr₄Cu₂O合金，以常规工业纯Zr、Cu和CuO粉为原料，按所需原子百分比配制合金，混合后置于雾化炉的坩埚内，然后抽真空并充入工业纯Ar气进行感应熔炼：加热至1300~1500℃温度，保温5~10 min，反应形成Zr₄Cu₂O合金熔体；随后，通过熔体雾化技术将其喷出冷却，得到不同粒径的球形粉体材料；

第二步，熔铸制备公斤级ODS-Cu

2.1）根据目标ODS-Cu的设计需要，以制得的Zr₄Cu₂O粉体和工业纯Cu为原料配置公斤级目标合金，其成分范围为Cu-0.2~5 wt%Zr₄Cu₂O，其中，“-”号前的Cu代表基体成分，0.5~20wt%代表Zr₄Cu₂O氧化物粉体添加量；

2.2）将原料混合后置于感应熔炼炉的坩埚内，抽真空并充入工业纯Ar气进行熔炼，感应熔炼功率为20~40 kW，熔炼温度为1100-1200℃，保温15~30 min后停止加热、随炉冷却，最终获得组织均匀性良好的公斤级ODS-Cu铸锭。

2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，其特征在于，所述第一步中，原料Cu和CuO可替换为Cu₂O粉。

3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，其特征在于，所述第一步中，抽真空至5~10 Pa，充入0.05~0.10 MPa工业纯Ar气。

4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，其特征在于，所述第一步中，所述熔体雾化技术中，雾化气体喷压为5～10 MPa，导流杆喷嘴孔径为2～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，其特征在于，所述第二步中，抽真空至5~10 Pa，充入0.05~0.1MPa的工业纯Ar气。

6.一种采用权利要求1-5任一所述的制备方法制得的纳米氧化物颗粒弥散强化铜，其特征在于，所述纳米氧化物颗粒弥散强化铜材料的组织特征是铜合金基体上均匀、弥散分布着不同数目密度的纳米氧化物粒子，其中，所述的数目密度对应于氧化物在复合材料中的重量分数，氧化物在复合材料中的含量取值区间为0.2~5 wt.%，所述氧化物是一种与铜基体熔体间存在良好润湿性的三元过渡金属氧化物Zr₄Cu₂O，且密度与基体熔体相近，能够避免比重偏析与氧化物粒子偏聚；所述纳米氧化物颗粒弥散强化铜中氧化物的粒子大小和数目密度能够通过制备工艺和成分进行调节，粒子大小为10-100 nm。