CN109022886B - 一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法,属于铜基复合材料技术领域。其特征是按以下步骤进行：一、将氮化硼坩埚放置在高频感应炉的真空箱体内，氮化硼坩埚与钼电极相连，氮化硼坩埚内装有16mm×16mm×30mm的纯铜样品件，再将表面上镀有一层厚度为0.095μm薄镍、颗粒度为10μm的SiCp放置在纯铜样品件上表面；二、用高频感应炉对氮化硼坩埚内的纯铜样品件进行加热至700℃，使样品件全部熔化；三、对金属熔体进行保温处理，保温时间为10min；四、待保温时间结束后，对保温后的金属熔体施加电脉冲，作用时间为10min。优点是工艺高效可靠，可以获得更均匀的组织，并可以对SiCP的颗粒度以及体积分数量进行调控，实现工业化生产。

Description

一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于铜基复合材料的技术领域，具体涉及一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法。
背景技术
铜基复合材料增强相的类型有颗粒增强铜基复合材料、纤维增强铜基复合材料和层状铜基复合材料。颗粒增强铜基复合材料是人为的通过各种工艺手段将增强颗粒均匀的分散到纯铜或者铜合金机体内，弥散的第二相颗粒通过多种强化机制的作用，提高复合材料的强度和耐磨性等性质。近年来，随着复合材料制备技术的不断更新，颗粒增强铜基复合材料的工艺也取得了较大的突破。
由于碳化硅与铜的界面接触角大，润湿性差。目前，制备碳化硅．铜基复合材料的主要方法是粉末冶金和液态金属浸渗的方法，但制备的铜基复合材料存在制备工艺过于复杂、成本高、材料性能不稳定的缺点。如何改善碳化硅与铜相互问的润湿性及化学相容性，是提高铜基复合材料性能的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法，可有效地克服现有技术存在的缺点。
本发明的目的是这样实现的：其特征是按以下步骤实施：
第一步：在氮化硼坩埚内放置16mm×16mm×30mm的纯铜样品件，再将表面上镀有一层厚度为0.095μm镍、颗粒度为10μm的SiCp放置在纯铜样品件上表面，Ni的质量占Ni-SiCp的15.9%，之后将上述氮化硼坩埚放置在充满氩气的真空箱体内，对真空箱体抽真空至2×10-4Pa，同时填氩气至50kPa；
第二步，用高频感应炉对真空箱体内的样品进行加热至1150℃，使样品全部熔化，得到金属熔体；
第三步，对上述熔体进行保温处理，保温时间为10min；
第四步，待保温时间结束后，对保温后的熔体施加电脉冲，作用时间为10min，首先启动脉冲电源，然后调节脉冲电源输出电压为35V，脉宽10μs，频率为30Hz，脉冲电流是通过调整输出电压在示波器上显示的峰值来实现的；最后关闭加热装置，进入随炉冷却过程，待熔体完全凝固后，关闭脉冲电源。
本发明优点及积极效果是：（1）采用本发明操作简单，在电脉冲作用下制备的Ni-SiCp增铜基复合材料，改善了界面反应和组织稳定性差等问题，实现SiCp增强相在在晶界上析出，电脉冲有效抑制了碳化硅偏聚，使得组织更加均匀，改善了碳化硅与铜之间的润湿性，提升了材料性能。
（2）本发明使SiC颗粒在晶界上析出，使形核率增加，晶粒得到细化，组织稳定性高，从而获得组织和性能良好的铜基复合材料。
附图说明
图1是本发明装置示意图；
图中：1-示波器，2-脉冲电源，3-氩气，4-钼电极，5-金属熔体，6-氮化硼坩埚，7-真空箱体，8-感应线圈，9-红外测温孔，10-高频感应加热电源；
图2是500A电脉冲处理Ni-SiCp/Cu复合材料SEM图。
具体实施方式
以制备SiCP增强铜基复合材料为例，其制备方法是：
第一步：在电脉冲熔炼装置中的氮化硼坩埚6内放置16mm×16mm×30mm的纯铜样品件，再将表面上镀有一层厚度为0.095μm镍、颗粒度为10μm的SiCp放置在纯铜样品件上表面，Ni的质量占Ni-SiCp的17.3%，之后将氮化硼坩埚6放置在充满氩气的真空箱体7内，对真空箱体7抽真空至2×10-4 Pa，同时填氩气至50kPa；
第二步，用高频感应炉对真空箱体7内的样品进行加热至1150℃，使纯铜样品件全部熔化，得到金属熔体5；
第三步，对上述金属熔体5进行保温处理，保温时间为10min；
第四步，待保温时间结束后，对保温后的金属熔体5施加电脉冲，作用时间为10min。首先启动脉冲电源2；然后调节脉冲电源2输出电压为55V，脉宽10μs，频率为30Hz，脉冲电流是通过调整输出电压在示波器1上显示的峰值来实现的；最后关闭加热装置10，进入随炉冷却过程，待金属熔体5完全凝固后，关闭脉冲电源2。
图2中晶界上析出碳化硅颗粒，使增强相碳化硅颗粒组织中均匀的分布。

Claims (1)

1.一种SiCP增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于实施步骤如下：
第一步：在氮化硼坩埚（6）内放置16mm×16mm×30mm的纯铜样品件，再将表面上镀有一层厚度为0.095μm镍、颗粒度为10μm的SiCp放置在纯铜样品件上表面，Ni的质量占Ni-SiCp的17.3%，之后将氮化硼坩埚（6）放置在充满氩气的真空箱体（7）内，对真空箱体（7）抽真空至2×10-4Pa，同时填氩气至50kPa；
第二步，通过高频感应炉对真空箱体（7）内的样品进行加热至1150℃，使纯铜样品件全部熔化，得到金属熔体（5）；
第三步，对上述金属熔体（5）进行保温处理，保温时间为10min；
第四步，待保温时间结束后，对保温后的金属熔体（5）施加电脉冲，作用时间为10min，首先启动脉冲电源（2），然后调节脉冲电源（2）输出电压为55V，脉宽10μs，频率为30Hz，脉冲电流是通过调整输出电压在示波器（1）上显示的峰值来实现的，最后关闭加热装置（10），进入随炉冷却过程，待金属熔体（5）完全凝固后，关闭脉冲电源（2）。
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