CN109663907A - 一种粉末冶金高强度铜铝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金高强度铜铝材料的制备方法，属于粉末冶金领域。铜铝合金成分为：11‑13％Al，87‑89％Cu，本发明在混料机以30～80r/min的速度混料1‑2h；再在开瓣钢模中制备压坯。成型坯体烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温0.5‑1.5h，再以5℃/min到660℃保温0.5‑1.5h，最后以5℃/min到980～1010℃保温1.5‑2.5h，烧结完成后冷却到常温，得到铜铝合金。本发明工艺制备铜铝合金组织均匀，合金中珠光体呈均匀片层状，无偏析；合金组织中孔洞均匀细小且圆钝；合金中氧化物减少；避免了烧结过程中的膨胀，可以很好的控制烧结密度；制备的烧结试样抗拉强度超过400MPa。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金材料领域，涉及一种粉末冶金材料制备方法，特别是涉及一种粉末冶金铜铝合金制备方法。
背景技术
粉末冶金是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金优点：首先能够避免成分的偏析，保证合金具有均匀的组织和稳定的性能；其次是能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料。粉末冶金铝合金材料由于具有低密度、高比强等优点，近年来引起了人们的普遍关注。
铝青铜合金具有高的强度、高的硬度、良好的耐磨性、抗蚀性，优良的导热系数和稳定的刚度以及形状记忆效应等诸多特点，广泛用作工程工具，模具，衬套和导向板，目前，最常见的制造方法是铸造。目前粉末冶金方法制备的Cu-Al合金强度低，在于铝(Al)的粉末在烧结时优先氧化，形成强固的氧化物被覆膜，会阻碍了粉末间烧结的进行；且烧结过程中样品发生膨胀，使烧结较难控制，这些限制了它的开发和应用。
发明内容
要解决的技术问题：粉末冶金铜铝合金材料的研究较少，并且Al颗粒在烧结过程中被氧化，合金在烧结过程中会出现膨胀，本发明的目的是提供一种粉末冶金铜铝合金的制备方法。
一种提供一种粉末冶金铜铝合金的制备方法，其特征在于，铜铝合金成分为：11-13％Al，87-89％Cu，具体制备步骤如下：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中，纯铝粉为-300～-500目气雾化粉，纯铜粉为-300目～-500目电解粉。
(2)将金属原料进行混合，混料机以30～80r/min的速度混料1-2h；
(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为300-500Pa，保压时间1min，制备压坯；
(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温0.5-1.5h，再以5℃/min到660℃保温0.5-1.5h，最后以5℃/min到980～1010℃保温1.5-2.5h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
有益效果：本发明制备的粉末冶金铜铝合金材料烧组织和孔隙均匀，通过调节压制力和粉末粒度可有效的控制烧结密度，且硬度、拉伸强度高，从扩大了粉末冶金铜铝合金材料的应用领域。
本发明具有以下优点：(1)本发明采用粉末冶金工艺制备铜铝合金组织均匀，合金中珠光体呈均匀片层状，无偏析；(2)合金组织中孔洞均匀细小且圆钝；(3)合金中氧化物减少，铝颗粒表面氧化膜残留在孔洞中，没有阻碍合金烧结；(4)经过本工艺，避免了烧结过程中的膨胀，并通过压制压力和粉末粒度，可以很好的控制烧结密度。(5)制备的烧结试样抗拉强度超过400MPa。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细描述本发明，但本发明实施方式不限于此。
实施例1：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中，纯铝粉为-300目气雾化粉，纯铜粉为-300目电解粉。(2)将金属原料进行混合，混料机以30～80r/min的速度混料1-2h。(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为500MPa，保压时间1min，制备压坯。(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温1h，再以5℃/min到660℃保温1h，最后以5℃/min到980～1010℃保温2h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
实施例2：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中，纯铝粉为-300目气雾化粉，纯铜粉为-300目电解粉。(2)将金属原料进行混合，混料机以30～80r/min的速度混料1-2h。(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为300MPa，保压时间1min，制备压坯。(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温1h，再以5℃/min到660℃保温1h，最后以5℃/min到980～1010℃保温2h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
实施例3：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中，纯铝粉为-500目气雾化粉，纯铜粉为-500目电解粉。(2)将金属原料进行混合，混料机以30～80r/min的速度混料1-2h。(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为500MPa，保压时间1min，制备压坯。(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温1h，再以5℃/min到660℃保温1h，最后以5℃/min到980～1010℃保温2h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
实施例4：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中，纯铝粉为-500目气雾化粉，纯铜粉为-500目电解粉。(2)将金属原料进行混合，混料机以30～80r/min的速度混料1-2h。(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为300MPa，保压时间1min，制备压坯。(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温1h，再以5℃/min到660℃保温1h，最后以5℃/min到980～1010℃保温2h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
测定了上述的实施例和对应的粉末冶金铜铝合金材料的硬度、抗压强度，结果如下表：
| 致密度 | 布什硬度(HB) | 拉伸强度(MPa) | |
| 实例1 | 88-90％ | 165-170 | 380～410 |
| 实例2 | 86-88％ | 160-165 | 350-380 |
| 实例3 | 92-94％ | 178-185 | 440～480 |
| 实例4 | 90-92％ | 170-177 | 400～450 |
Claims (1)
1.一种粉末冶金铜铝合金制备方法，其特征在于，铜铝合金成分为：11-13％Al，87-89％Cu，具体制备步骤如下：
(1)将11-13％纯Al粉加入到纯Cu粉中进行混合；
(2)混料机以30～80r/min的速度混料1-2h；
(3)在开瓣钢模中单轴压实，压力为300-500Pa，保压时间1min，制备压坯；
(4)成型坯体在管式烧结炉中进行烧结，采用H2保护，以升温速率为5℃/min到380℃保温0.5-1.5h，再以5℃/min到660℃保温0.5-1.5h，最后以5℃/min到980～1010℃保温1.5-2.5h，烧结完成后以5-10℃/min冷却到常温，得到所述铜铝合金。
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