CN102234747A - 一种Cu基块体非晶合金复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Cu基块体非晶合金复合材料及其制备工艺，由片状Cu60Zr30Ti10合金粉末和球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末热压成型而成，上述各组分的重量比为（0.65～2.6）：（12.35～10.4）。本发明Cu基块体非晶合金复合材料具有良好的导电、导热以及机械性能，并且是在无真空和惰性气体保护的条件下热压成型，具有设备简单、成本低且易于工业化生产的优点。

Description

一种Cu基块体非晶合金复合材料
技术领域
本发明涉及一种Cu基块体非晶合金复合材料。
背景技术
Cu基块体非晶合金由于具有优异的力学性能、耐摩擦磨损和腐蚀性能，有望成为新型的功能与结构材料。但是，块体非晶合金的室温塑性变形几乎为0，并且其导电和导热性能远远差于相应成分的晶态合金，导致其应用范围受到极大的限制。制备块体非晶合金复合材料是解决上述问题的重要方法，而制备复合材料的关键就是要解决增强体与基体间的界面润湿问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在大气环境下热压成型一种Cu基块体非晶合金复合材料。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种Cu基块体非晶合金复合材料，其特征在于：由片状Cu60Zr30Ti10合金粉末和球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末热压成型而成，上述各组分的重量比为（0.65～2.6）：（12.35～10.4）。
上述Cu基块体非晶合金复合材料的制备工艺，包括如下步骤:                                                
Figure 2011101711172100002DEST_PATH_IMAGE001
采用机械球磨法制备厚度小于250nm的片状Cu60Zr30Ti10合金粉末以及雾化法制备粒径小于50um的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末；
Figure 632488DEST_PATH_IMAGE002
按照重量比为（0.65～2.6）：（12.35～10.4），称取Cu60Zr30Ti10合金粉末和Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末，将粉末混合均匀后倒入Cr12MoV金属模具的型腔内；
Figure 2011101711172100002DEST_PATH_IMAGE003
用油压机在150MPa的压力下对混合粉末进行预压成型；
Figure 487312DEST_PATH_IMAGE004
用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C；
Figure 2011101711172100002DEST_PATH_IMAGE005
用油压机在450MPa的压力下对混合粉末进行热压成型，即可获得不同形状与尺寸的致密度大于92.5%的块体非晶合金复合材料。
本发明制成的产品分别用X射线衍射仪（XRD）检测粉末以及块体复合材料材料的结构、用差热扫描量热计（DSC）测量非晶粉末的玻璃转变温度（Tg）和晶化温度（Tx）、用扫描电子显微镜（SEM）分析粉末的形状、尺寸以及块体复合材料的截面形貌、用阿基米德法测定试样的密度、用激光闪光法测定试样的热扩散率、用电桥法测量试样的电阻率、用万能试验机测定试样的力学性能，发现本发明制成的产品的相对密度为92.5～96.4%、热扩散率为0.062～0.128cm2s-1、电阻率为2.54～5.72μΩm、抗压强度为630.2～936.6MPa、应变极限为2.1～4.3%。
本发明采用Cu基合金粉末作为Cu基非晶合金基体的增强体，一方面可以解决增强体与基体间的界面润湿问题，另一方面又能提高复合材料的导电、导热和机械性能，加速该类非晶合金复合材料的工业化应用进程。
本发明Cu基块体非晶合金复合材料具有良好的导电、导热以及机械性能，并且是在无真空和惰性气体保护的条件下热压成型，具有设备简单、成本低且易于工业化生产的优点。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
用天平称取Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末12.35g和Cu60Zr30Ti10合金粉末0.65g，放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得相对密度为96.4%、热扩散率为0.128cm2s-1、电阻率为4.67μΩm、抗压强度为936.6MPa、应变极限为3.3%的块体非晶合金复合材料。
实施例2
用天平称取Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末11.7g和Cu60Zr30Ti10合金粉末1.3g，将其混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得相对密度为94.6%、热扩散率为0.103cm2s-1、电阻率为4.99μΩm、抗压强度为775.2MPa、应变极限为2.1%的块体非晶合金复合材料。
实施例3
用天平称取Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末11.05g和Cu60Zr30Ti10合金粉末2.95g，将其混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得相对密度为93.4%、热扩散率为0.095cm2s-1、电阻率为5.74μΩm、抗压强度为702.7MPa、应变极限为4.3%的块体非晶合金复合材料。
实施例4
用天平称取Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末10.4g和Cu60Zr30Ti10合金粉末2.6g，将其混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得相对密度为92.5%、热扩散率为0.062cm2s-1、电阻率为2.54μΩm、抗压强度为630.2MPa、应变极限为3.0%的块体非晶合金复合材料。

Claims (2)

1.一种Cu基块体非晶合金复合材料，其特征在于：由片状Cu60Zr30Ti10合金粉末和球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末热压成型而成，上述各组分的重量比为（0.65～2.6）：（12.35～10.4）。
2.一种权利要求1所述的Cu基块体非晶合金复合材料的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:
Figure 2011101711172100001DEST_PATH_IMAGE001
采用机械球磨法制备厚度小于250nm的片状Cu60Zr30Ti10合金粉末以及雾化法制备粒径小于50um的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末；
按照重量比为（0.65～2.6）：（12.35～10.4），称取Cu60Zr30Ti10合金粉末和Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末，将粉末混合均匀后倒入Cr12MoV金属模具的型腔内；
用油压机在150MPa的压力下对混合粉末进行预压成型；
Figure 888755DEST_PATH_IMAGE004
用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C；
用油压机在450MPa的压力下对混合粉末进行热压成型，即可获得不同形状与尺寸的致密度大于92.5%的块体非晶合金复合材料。
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