CN104263985B - 一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 - Google Patents
一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104263985B CN104263985B CN201410494099.5A CN201410494099A CN104263985B CN 104263985 B CN104263985 B CN 104263985B CN 201410494099 A CN201410494099 A CN 201410494099A CN 104263985 B CN104263985 B CN 104263985B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- fec
- composite
- blank
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自硬强化Cu‑FeC复合材料的制备方法，将混合均匀的Fe‑C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu‑FeC复合材料。本发明自硬强化Cu‑FeC复合材料的制备方法，通过在制备Cu‑FeC复合材料的过程中向还原铁粉中渗碳，在不改变铁含量的同时，通过将FeC合金由奥氏体相变为马氏体或贝氏体，很大程度提高了原有Cu‑Fe复合材料的硬度和强度，制备出了具有高强度高导电率的Cu‑FeC复合材料。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法。
背景技术
Cu-Fe复合材料具有高强度和高导电率的综合性能可广泛应用于微电子、电力及机械等行业。还可应用于大型电阻焊机底座及电极、大容量汽轮发电机转子槽楔、护环材料、超大规模集成电路引线框架、高速轨道交通用架空导线、国防军工用电子对抗、雷达、大功率军用微波管、热核实验反应堆(ITER)偏滤器垂直靶散热片及高脉冲磁场导体材料等领域。但是，现有的Cu-Fe复合材料通过增加含铁比例提高强度的同时，对材料的导电性能也产生了很大的影响。其次，采用一般的还原铁粉研制复合材料，其强度也具有很大的局限性。
随着科学技术的不断发展，国内外已经通过向Cu-Fe复合材料中加入一定量的Ag制备出Cu-Fe-Ag复合材料，虽然在材料的性能上有了很大改观，但却增加了材料的生产成本，不利于复合材料的大规模生产使用，因此改良Cu-Fe复合材料的制备方法仍具有很大空间。
为了获得成本低廉而且具有高强度高导电率的Cu-Fe复合材料，本发明采用对一般的还原铁粉渗碳的工艺从而获得高碳铁粉，通过铜基体与高碳铁粉的结合制备出自硬强化铜基复合材料。目前，对于本发明中提到的这种低成本高性能Cu/FeC复合材料的制备方法还没有相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，解决现有Cu-Fe复合材料强度和导电性能较低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，将混合均匀的Fe-C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu-FeC复合材料。
本发明的特点还在于，
Fe-C粉体通过以下方式得到：将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300～1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体。
Fe-C粉体中炭黑的质量百分比为0～0.8wt％，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％。
Fe-C粉体与铜粉球磨混粉的方式如下：按质量百分比分别称取12％Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20～40倍加入磨球，进行12～24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体。
预压制是将Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力10～300KN，保压30～120秒形成毛坯。
热压烧结是将预压制形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到950～1050℃后，在1.5～3MPa的压强下进行热压并保温30～60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理。
热处理是将热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为727～880℃，保温20～60min，水冷淬火；再加热到150～350℃，保温30～90min退火，空冷。
本发明的有益效果是，本发明自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，通过在制备Cu-FeC复合材料的过程中向还原铁粉中渗碳，在不改变铁含量的同时，通过将FeC合金由奥氏体相变为马氏体或贝氏体，很大程度提高了原有Cu-Fe复合材料的硬度和强度，制备出了具有高强度高导电率的Cu-FeC复合材料，为此类复合材料的研究提供了新的思路。
附图说明
图1是实施例1中Fe-C粉体的电镜扫描图；
图2实施例1中铁粉的扫描电镜图；
图3是实施例1制备的Cu-FeC复合材料的微观组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，将混合均匀的Fe-C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu-FeC复合材料。
具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取0～0.8wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300～1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20～40倍加入磨球，进行12～24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力10～300KN，保压30～120秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到950～1050℃后，在1.5～3MPa的压强下进行热压并保温30～60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为727～880℃，保温20～60min，水冷淬火；再加热到150～350℃，保温30～90min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
本发明自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，通过在制备Cu-FeC复合材料的过程中向还原铁粉中渗碳，在不改变铁含量的同时，通过将FeC合金由奥氏体相变为马氏体或贝氏体，很大程度提高了原有Cu-Fe复合材料的硬度和强度，制备出了具有高强度高导电率的Cu/FeC复合材料，为此类复合材料的研究提供了新的思路。
实施例1
步骤1，按质量百分比分别称取0.4wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在500℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20倍加入磨球，进行12h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力10KN，保压50秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到1025℃后，在1.5MPa的压强下进行热压并保温60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为780℃，保温20min，水冷淬火；再加热到180℃，保温40min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例1制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为560MPa，电导率12.6MS/m。
图1实施例1中铁粉的扫描图，可见，原始的Fe粉，颗粒粗大且表面粗糙有缺陷；
图2是实施例1中Fe-C粉体的电镜扫描图，经过步骤1制备的Fe-C粉体，其颗粒细小；
图3是实施例1制备的Cu-FeC复合材料的微观组织，图3中黑色颗粒为Fe-C相，其均匀分布在Cu基体中，热处理后起到自硬强化作用。
实施例2
步骤1，按质量百分比分别称取0.3wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在800℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的30倍加入磨球，进行18h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力30KN，保压60秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到1040℃后，在2MPa的压强下进行热压并保温40min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为750℃，保温20min，水冷淬火；再加热到150℃，保温40min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例2制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为540MPa，电导率12.8MS/m。
实施例3
步骤1，按质量百分比分别称取0.6wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20倍加入磨球，进行24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力50KN，保压40秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到1050℃后，在2.5MPa的压强下进行热压并保温50min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为840℃，保温35min，水冷淬火；再加热到210℃，保温45min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例3制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为568MPa，电导率12.2MS/m。
实施例4
步骤1，按质量百分比分别称取0.8wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的40倍加入磨球，进行24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力60KN，保压30秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到1050℃后，在3MPa的压强下进行热压并保温60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为860℃，保温40min，水冷淬火；再加热到230℃，保温60min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例4制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为585MPa，电导率12.0MS/m。
实施例5
步骤1，按质量百分比分别称取0.1wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在1000℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的30倍加入磨球，进行15h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力300KN，保压120秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到950℃后，在2MPa的压强下进行热压并保温30min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为727℃，保温60min，水冷淬火；再加热到350℃，保温90min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例5制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为588MPa，电导率11.6MS/m。
实施例6
步骤1，按质量百分比分别称取0.2wt％炭黑，其余为铁粉，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％，将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在600℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体；
步骤2，按质量百分比分别称取12％步骤1得到的Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的40倍加入磨球，进行20h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体；
步骤3，将步骤2得到的Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力100KN，保压30秒形成毛坯；
步骤4，将步骤3形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到1000℃后，在2.5MPa的压强下进行热压并保温40min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
步骤5，将步骤4热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为880℃，保温50min，水冷淬火；再加热到300℃，保温30min退火，空冷，即得到Cu-FeC复合材料。
经测试，实施例6制备得到的Cu-FeC复合材料的强度为535MPa，电导率12.3MS/m。
Claims (4)
1.一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，其特征在于，将混合均匀的Fe-C粉体与铜粉进行球磨混粉，然后经过预压制形成毛坯，毛坯经过热压烧结后经过热处理，得到Cu-FeC复合材料；
预压制是将Cu-FeC混合粉体过筛后通过冷压模具进行预压制，压制压力10～300kN，保压30～120秒形成毛坯；
热压烧结是将预压制形成的毛坯装在高纯石墨坩埚中，放置于气氛保护加压烧结炉内加热到950～1050℃后，在1.5～3MPa的压强下进行热压并保温30～60min，当热压炉温度降低到室温时撤去压强，对毛坯表面加工处理；
热处理是将热压烧结后的毛坯在箱式热处理炉进行热处理，淬火温度为727～880℃，保温20～60min，水冷淬火；再加热到150～350℃，保温30～90min退火，空冷。
2.根据权利要求1所述的自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，其特征在于，Fe-C粉体通过以下方式得到：将铁粉和炭黑装入球磨罐中，按粉末总质量的40倍加入磨球，球磨6h后装入高纯石墨坩埚中，在300～1250℃氢气气氛下加热制成Fe-C粉体。
3.根据权利要求2所述的自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，其特征在于，Fe-C粉体中炭黑的质量百分比为0～0.8wt％，铁粉的粒度为200目，纯度为99.7％。
4.根据权利要求1所述的自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法，其特征在于，Fe-C粉体与铜粉球磨混粉的方式如下：按质量百分比分别称取12％Fe-C粉体、88％铜粉，将Fe-C粉体与铜粉装入球磨罐中，按所有粉末总质量的20～40倍加入磨球，进行12～24h球磨混粉，得到Cu-FeC混合粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410494099.5A CN104263985B (zh) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410494099.5A CN104263985B (zh) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104263985A CN104263985A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104263985B true CN104263985B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=52155557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410494099.5A Expired - Fee Related CN104263985B (zh) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104263985B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106111984A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-16 | 柳州豪祥特科技有限公司 | 制备粉末冶金材料的工艺 |
| CN106077654A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 柳州豪祥特科技有限公司 | 一种制备粉末冶金材料的方法 |
| CN108456797B (zh) * | 2018-03-27 | 2019-08-30 | 河南理工大学 | 一种Cu-Ag-Fe-C系合金及其制备方法 |
| CN108193077B (zh) * | 2018-03-27 | 2019-11-19 | 河南理工大学 | Cu-Fe-C合金 |
| CN108374103B (zh) * | 2018-03-27 | 2019-10-29 | 河南理工大学 | Cu-Fe-C-Ag合金 |
| CN108425031B (zh) * | 2018-03-27 | 2019-09-03 | 河南理工大学 | 一种Cu-Fe-C系合金及其制备方法 |
| CN109868388B (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-02 | 太原科技大学 | 一种Cu-Fe-C合金及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10130750A (ja) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Mitsubishi Materials Corp | 高導電性を有するＣｕ−Ｆｅ系焼結合金製蓄電池極柱材 |
| CN101786166A (zh) * | 2010-02-01 | 2010-07-28 | 四川大学 | 一种基于粉末冶金的电场原位制备Fe-Cu基复合材料方法 |
-
2014
- 2014-09-24 CN CN201410494099.5A patent/CN104263985B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10130750A (ja) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Mitsubishi Materials Corp | 高導電性を有するＣｕ−Ｆｅ系焼結合金製蓄電池極柱材 |
| CN101786166A (zh) * | 2010-02-01 | 2010-07-28 | 四川大学 | 一种基于粉末冶金的电场原位制备Fe-Cu基复合材料方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104263985A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104263985B (zh) | 一种自硬强化Cu-FeC复合材料的制备方法 | |
| CN104874803A (zh) | 在铜粉表面原位催化固体碳源制备石墨烯/铜复合材料的方法 | |
| CN103334039B (zh) | 一种铜基纳米金刚石复合材料及其制备方法 | |
| CN109182870B (zh) | 一种具有低摩擦系数CuW合金的制备方法 | |
| CN104232962B (zh) | 一种Cu-Fe复合材料的制备方法 | |
| CN103388090A (zh) | 一种高强、高导电、高延伸性稀土铜合金及其制备方法 | |
| CN101775513A (zh) | 利用机械合金化制备(TiB2+TiC)弥散强化铜基复合材料的方法 | |
| CN109695007B (zh) | 一种金属-碳复合材料的制备方法 | |
| CN110157932A (zh) | 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法 | |
| CN111957971A (zh) | 一种纯铜、铜合金及铜基复合材料的烧结制备方法 | |
| CN107828979A (zh) | 镀铜膨胀石墨增强金属基复合材料的制备方法 | |
| CN102676876A (zh) | 高强高导铜合金材料及其制造方法 | |
| CN109295335A (zh) | 一种改性膨胀石墨-石墨/铜复合材料及其制备方法 | |
| CN109554639A (zh) | 一种高铌TiAl合金片层结构细化的方法 | |
| CN102952962B (zh) | Cu-Fe复合材料及其制备方法 | |
| CN109280792A (zh) | 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法 | |
| CN104232955B (zh) | 一种Cu-Cr-FeC复合材料的制备方法 | |
| CN104213010A (zh) | 一种高韧性Nb掺杂W/TiC复合材料及其制备方法 | |
| CN103451402B (zh) | 一种大型轴类件的热处理方法 | |
| CN109518037A (zh) | 一种SPS制备的Ti-18Mo-xSi合金材料及其制备方法 | |
| CN106636981A (zh) | 一种软磁铁基非晶合金制品 | |
| CN107433334A (zh) | 一种钨铜合金的制备方法 | |
| CN101733621A (zh) | Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制备方法 | |
| CN105239010B (zh) | 一种Cr‑Y‑O纳米团簇氧化物弥散强化低活化钢 | |
| CN110625126A (zh) | 一种高导电高耐热弥散无氧铜制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161207 Termination date: 20210924 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |