CN110791676A - 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110791676A
CN110791676A CN201911020036.5A CN201911020036A CN110791676A CN 110791676 A CN110791676 A CN 110791676A CN 201911020036 A CN201911020036 A CN 201911020036A CN 110791676 A CN110791676 A CN 110791676A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
based composite
self
guide rail
lubricating copper
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.)
Granted
Application number
CN201911020036.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110791676B (zh
Inventor
杨珂
王昭
范新会
李炳
王鑫
李艳红
孔一龙
刘杰
赵进北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Technological University
Original Assignee
Xian Technological University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Technological University filed Critical Xian Technological University
Priority to CN201911020036.5A priority Critical patent/CN110791676B/zh
Publication of CN110791676A publication Critical patent/CN110791676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110791676B publication Critical patent/CN110791676B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法，先在真空电磁感应熔炼炉中进行基体铜合金的制备，然后通过往基体合金中添加镀镍石墨、SiC、W、石墨烯等微纳米粒子来提高铜基复合材料抗拉强度、导电性、耐磨性和抗烧蚀性。本发明所使用的基体合金原料为高纯度的Cu、Cr、Zr、Ag、Nb，增强相粒子为密度2.25g/cm3的镀镍石墨、密度3.2g/cm3的SiC、密度为8.75g/cm3的W、厚度100nm的层片状石墨烯薄材；通过本发明中的方法制备的新型高强、高导、抗烧蚀、高耐磨镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子增强自润滑铜基复合材料攻克了现有铜合金超高导电性与高强度、高耐磨、高抗烧蚀性相互之间不能同时兼容的问题。

Description

一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料滑动导轨技术应用领域，尤其涉及一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
颗粒增强金属基复合材料因其独特的力学性能、导电、导热性被广泛应用于各类合金架构领域。然而，现在大部分颗粒增强金属基复合材料的制备方法都是以粉末冶金为主；其所制备的复合材料虽然具有高于纯金属的组织结构性能，广泛应用于生活生产之中，但是依然难以满足高尖端领域的使用要求，例如：导轨材料所要求的高强度，高导电性、高抗烧蚀性和高的耐磨性。而铬锆铜作为传统的导轨材料也因其低的抗拉强度、低电导率、低的抗烧蚀性、低耐磨性难以满足滑动导轨高的使用要求，导致整个装置在使用过程中的间歇性瘫痪，并且极大的缩短了导轨的使用寿命，造成巨大的经济损失。
现有的自润滑铜基复合材料都是以单一功能相添加来制备的，并且制备方法均为粉末冶金法。例如，已有研究的石墨增强自润滑铜基复合材料以粉末热压烧结法进行制备，通过测试其电导率45％IACS,硬度62HB，抗拉强度＜100MPa，磨损率10×10-5g/m，并且所得试样致密性差，无法进行耐烧蚀性测试，应用范围窄，实用性价值不高。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种高强、高导、高耐磨的导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种导轨用自润滑铜基复合材料，包括基体合金和微纳米增强相粒子，其特征在于：所述基体合金包括Cu、Cr、Zr、Ag和Nb，所述增强相粒子包括镀镍石墨、SiC、W和石墨烯；按质量百分比，镀镍石墨含量为0.25～1wt％、SiC含量为0.5～1wt％、W含量为2～4wt％、石墨烯含量为0.05～0.1wt％、Cr含量为0.35～0.7wt％、Zr含量为0.08～0.12wt％、Ag含量为0.1～1wt％、Nb含量为0.12～0.14wt％，其余为Cu。
优选的，所述Cu的纯度为99.99％。
优选的，所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材。
进一步的，一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按质量百分比准确称取Cu、Cr、Zr、Ag、Nb、镀镍石墨、SiC、W和石墨烯，备用；
S2：将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热，加热温度2500-3000℃，保温20min，保证合金元素全部熔化，得到基体合金；
S3：将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中，加热至1300-1500℃进行保温，待基体合金完全熔化，通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子，并进行搅拌，搅拌时间10-20min；浇入石墨铸型中，得到铜基复合材料；
S4：将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理，固溶温度940-980℃，保温2h，水淬；时效温度480-520℃，保温2h，随炉冷却；
S5：对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压，变形率90％，最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。
进一步的，所述进料搅拌一体式搅拌器与中频真空电磁感应炉转动连接，所述进料搅拌一体式搅拌器包括搅拌电机和搅拌杆，所述搅拌电机的传动轴上连接有蜗杆，所述搅拌杆上端设置有齿轮，所述蜗杆与所述齿轮啮合；所述搅拌杆包括外轴和内杆，所述内杆的上端和下端都比所述外轴长，所述内杆为上下开口的空心杆，所述外轴与所述内杆转动连接；所述内杆上端开口处铰接有内杆盖子，所述内杆与所述外轴的顶端面连接处设有密封组件；所述内杆的底部设有防反流组件。
进一步的，所述外轴的内侧壁上设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有若干滚珠，所述内杆的外侧壁上对应设有第二凹槽，所述滚珠凸出第一凹槽的部分位于所述第二凹槽中。
进一步的，所述密封组件包括密封盖和密封槽，所述密封盖与所述内杆固定连接，所述密封槽设在所述外轴内，所述密封盖和密封槽相配合形成密封结构。
进一步的，所述防反流组件包括设在所述内杆内侧底部的若干倾斜的挡板，每个所述挡板的一端与所述内杆固定连接，另一端与内杆形成一个开口，相邻的两个所述挡板倾斜方向相反，所述内杆的外壁与最下层的挡板之间设有密封板。
进一步的，步骤S2中所述的加热温度为2800℃，步骤S3中所述的保温温度为1400℃。
进一步的，步骤S4中的固溶温度为960℃，时效温度为500℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明不仅保持了铬锆铜原有的组织结构和性能特点，而且在此基础上利用了Ag元素来稳定导电性的基础上，加入Cr元素通过弥散强化来提高强度、石墨提高摩擦系数、碳化硅降低磨损率、W提高抗烧蚀性；解决了铜基复合材料高导电与高抗拉强度、高耐磨、高抗烧蚀相互之间不能同时兼容的矛盾。
2、本发明提出的导轨用自润滑铜基复合材料是采用液态金属铸造法制备的，颠覆了传统的粉末冶金法，最具价值意义的是在保证真空环境的情况下，通过对真空熔炼设备的改造，加装高速机械搅拌器；不仅避免了合金元素氧化烧损的问题，同时解决了微纳米功能相粒子不能均匀分散的问题，突破了传统的制备工艺，带来质的飞跃。
附图说明
图1为本发明实施例一制备的导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织；
图2为本发明实施例一制备的导轨用自润滑铜基复合材料摩擦磨损形貌图；
图3为本发明实施例一制备的导轨用自润滑铜基复合材料烧蚀形貌图；
图4为本发明实施例二制备的导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织；
图5为本发明实施例二制备的导轨用自润滑铜基复合材料摩擦磨损形貌图；
图6为本发明实施例二制备的导轨用自润滑铜基复合材料烧蚀形貌图；
图7为本发明实施例三制备的导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织；
图8为本发明实施例三制备的导轨用自润滑铜基复合材料摩擦磨损形貌图；
图9为本发明实施例三制备的导轨用自润滑铜基复合材料烧蚀形貌图；
图10为本发明进料搅拌一体式搅拌器结构示意图；
图11为本发明搅拌杆结构示意图；
图12为本发明搅拌杆的内杆剖面示意图；
图13为本发明搅拌杆的外轴剖面示意图；
图14为本发明搅拌杆的外轴俯视图；
图15为本发明中密封槽的剖面结构示意图；
图16为本发明中密封盖的剖面结构示意图。
其中，1-中频真空电磁感应炉,11-真空封层，12-大容料坩埚，21-搅拌电机，22-搅拌杆，221-外轴，222-内杆，2221-挡板，2222-密封板，223-内杆盖子，224-第二凹槽，225-第一凹槽，226-滚珠，227-密封盖，228-密封槽，23-蜗杆，24-齿轮，25-搅拌头，3-轴承。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例一：
制备一种导轨用自润滑铜基复合材料，其化学成分按质量百分比为：镀镍石墨0.5％，SiC1％，W4％，石墨烯0.1％，Cr0.7％，Zr0.12％,Ag0.1％，Nb0.12％，Cu93.36％；所述Cu的纯度为99.99％，所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材；具体制备方法如下：
S1：按质量百分比分别称取镀镍石墨0.5％，SiC1％，W4％，石墨烯0.1％，Cr0.7％，Zr0.12％，Ag0.1％，Nb0.12％，Cu93.36％，以上组分质量百分比之和为100％，备用；
S2：将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热，加热温度2800℃，保温20min，保证合金元素全部熔化，得到基体合金；
S3：将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中，加热至1400℃进行保温，待基体合金完全熔化，通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子，并进行搅拌，搅拌时间15min；浇入石墨铸型中，得到铜基复合材料；
S4：将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理，固溶温度960℃，保温2h，水淬；时效温度500℃，保温2h，随炉冷却；
S5：对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压，变形率90％，最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。
进一步的，结合附图10-14，步骤S3中使用的进料搅拌一体式搅拌器与中频真空电磁感应炉1转动连接，所述中频真空电磁感应炉1的外体由内壁和外壁组成，内壁和外壁之间形成真空封层11，所述中频真空电磁感应炉1内设置有大容料坩埚12，所述大容料坩埚12的材质为镁砂；所述大容料坩埚12通过固定在所述中频真空电磁感应炉1内的感应线圈上。所述中频真空电磁感应炉1的顶部设有开口，所述进料搅拌一体式搅拌器通过所述开口与所述中频真空电磁感应炉1转动连接；所述进料搅拌一体式搅拌器包括搅拌电机21和搅拌杆22，所述搅拌杆22底部设有搅拌头25；所述搅拌头25位于大容料坩埚12内；所述搅拌头25为石墨搅拌头；所述所述搅拌电机21的传动轴上连接有蜗杆23，所述搅拌杆22上端设置有齿轮24，所述蜗杆23与所述齿轮24啮合；所述搅拌电机21带动所述蜗杆23转动，从而带动齿轮24和搅拌杆22转动；所述搅拌杆22与所述中频真空电磁感应炉1通过轴承3连接。
进一步的，所述搅拌杆22包括外轴221和内杆222，所述内杆222的上端和下端都比所述外轴221长，所述外轴222的中心为空心结构，所述内杆222套在所述空心结构中，且所述内杆222的直径与所述外轴221的内径相同。
进一步的，所述内杆222为上下开口的空心杆，所述外轴221的内侧壁上设有第一凹槽225，所述第一凹槽225内设有若干滚珠226，若干所述滚珠226在第一凹槽225中可以360度自由旋转，所述内杆222的外侧壁上对应设有第二凹槽224，所述滚珠226凸出第一凹槽225的部分位于所述第二凹槽224中；在外轴221转动的过程中，滚珠226在第一凹槽225和第二凹槽224中转动，所述滚珠226为球形，球形在转动过程中可减小摩擦，同时，所述第一凹槽225、第二凹槽224和滚珠226配合，对外轴222和内杆221起到限位作用，使所述外轴221不会脱离所述内杆222。
进一步的，所述内杆222上端开口处铰接有内杆盖子223，所述内杆222的外壁上内杆盖子223的下方固定连接有密封盖227，所述密封盖227与所述内杆222一体成型；所述外轴221内部设有密封槽228，所述密封槽228与所述密封盖相配合形成密封结构，所述密封槽228内设有滑轨，所述密封盖227上对应设有滚珠，所述滚珠在滑轨中转动，不仅可以保证外轴221在内杆222外转动，同时所述密封盖227和所述密封槽228还可以保证中频真空电磁感应炉1中保持真空环境；
优选的，所述密封槽228为台阶状，如附图15所述，所述密封盖227的形状为与所述密封槽228相对应的台阶状，如附图16所示，所述密封盖227也是一体成型的，台阶状的密封槽228和密封盖227可以改变气体的流动方向，使气体不容易从外轴222和内杆222接触的地方流动出去，能够更好的保证中频真空电磁感应炉1中的真空环境；中频真空电磁感应炉1的真空度越高，其内的合金原料受到其他气体杂质的影响越小，制备出来的铜基复合材料性能越好。
进一步的，所述内杆222的内侧底部设有多个倾斜的挡板2221，每个所述挡板2221的一端与所述内杆222固定连接，另一端与内杆222形成一个开口，最下层的挡板2221伸出所述内杆222外，所述内杆222的外壁与最下层的挡板2221之间设有密封板2222；所述密封板2222的一端铰接在所述内杆222的外壁，另一端在重力作用下与最下层的挡板2221接触，但不连接，所述密封板222为弯曲的弧形密封板，与最下层的挡板2221和内杆222之间形成的开口形状相同，在没有进料的情况下，最下层的挡板2221与所述密封板2222形成密封结构；进一步的保证了中频真空电磁感应炉1的真空环境。在使用时，将镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子从内杆222中加入时，镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子可以沿着各个倾斜的挡板2221下落至最下层的挡板2221，在推力作用下推开密封板2222，下落至中频真空电磁感应炉1的底部；同时，还能防止中频真空电磁感应炉1中融化的合金材料反流至内杆222中，本申请中设置了防反流的结构以后，在搅拌的过程中就能够杜绝搅拌杆底部长时间搅拌后出现涡流现象，也就避免了涡流处的搅拌物质不容易被搅拌头25搅拌到，导致处于涡流处的合金原料搅拌不均匀的情况。
具体的，在使用的过程中，打开内杆盖子223，将镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子从内杆222中加入，启动搅拌电机21，搅拌电机21带动蜗杆23和齿轮24转动，从而带动外杆221转动，搅拌头25对中频真空电磁感应炉1中的原料进行搅拌。
对制备出来的导轨用自润滑铜基复合材料进行抗拉强度、导电性、耐磨性和抗烧蚀性测试，测试结果如表1所示，得出导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织图、摩擦磨损形貌图和烧蚀形貌图，如附图1-3所示。
实施例二：
制备一种导轨用自润滑铜基复合材料，其化学成分按质量百分比为：镀镍石墨1％，SiC1％，W4％，石墨烯0.1％，Cr0.7％，Zr0.12％,Ag0.1％，Nb0.12％，Cu92.86％；所述Cu的纯度为99.99％，所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材；制备方法如下：
S1：按质量百分比分别称取镀镍石墨1％，SiC1％，W4％，石墨烯0.1％，Cr0.7％，Zr0.12％,Ag0.1％，Nb0.12％，Cu92.86％，以上组分质量百分比之和为100％，备用；
S2：将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热，加热温度3000℃，保温20min，保证合金元素全部熔化，得到基体合金；
S3：将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中，加热至1400℃进行保温，待基体合金完全熔化，通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子，并进行搅拌，搅拌时间15min；浇入石墨铸型中，得到铜基复合材料；
S4：将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理，固溶温度960℃，保温2h，水淬；时效温度500℃，保温2h，随炉冷却；
S5：对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压，变形率90％，最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。
具体的，步骤S3中使用的进料搅拌一体式搅拌器与实施例一中相同。
对制备出来的导轨用自润滑铜基复合材料分别进行抗拉强度、导电性、耐磨性和抗烧蚀性测试，测试结果如表1所示；得出导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织图、摩擦磨损形貌图和烧蚀形貌图，如附图4-6所示；
实施例三：
制备一种导轨用自润滑铜基复合材料，其化学成分按质量百分比为：镀镍石墨0.25％，SiC0.5％，W2％，石墨烯0.05％，Cr0.35％，Zr0.08％,Ag1％，Nb0.14％，Cu95.63％；所述Cu的纯度为99.99％，所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材；制备方法如下：
S1：按质量百分比分别称取镀镍石墨0.25％，SiC0.5％，W2％，石墨烯0.05％，Cr0.35％，Zr0.08％,Ag1％，Nb0.14％，Cu95.63％，以上组分质量百分比之和为100％，备用；
S2：将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热，加热温度2500℃，保温20min，保证合金元素全部熔化，得到基体合金；
S3：将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中，加热至1400℃进行保温，待基体合金完全熔化，通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子，并进行搅拌，搅拌时间15min；浇入石墨铸型中，得到铜基复合材料；
S4：将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理，固溶温度960℃，保温2h，水淬；时效温度500℃，保温2h，随炉冷却；
S5：对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压，变形率90％，最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。
具体的，步骤S3中使用的进料搅拌一体式搅拌器与实施例一中相同。
对制备出来的导轨用自润滑铜基复合材料分别进行抗拉强度、导电性、耐磨性和抗烧蚀性测试，测试结果如表1所示；得出导轨用自润滑铜基复合材料的金相显微组织图、摩擦磨损形貌图和烧蚀形貌图，如附图7-9所示；
表1本发明三个实施例中制备的自润滑铜基复合材料性能测试结果
序号 电导率/％IACS 抗拉强度/MPa 摩擦系数 磨损率g/m 烧蚀量μg/C
实施例一 80 680 0.12 0.02X10<sup>-6</sup> 23
实施例二 78 690 0.12 0.02X10<sup>-6</sup> 25
实施例三 82 654 0.14 0.04X10<sup>-6</sup> 32
结合附图1、4、7可以看出，通过本发明制备的自润滑铜基复合材料，所添加的微纳米功能相粒子不仅成功的加入基体合金中，并且颗粒分布均匀，无明显团聚现象。
结合附图2、5、8可以看出，通过本发明制备的自润滑铜基复合材料，经过摩擦磨损实验后，通过扫描电镜可以看到其摩擦面较为光滑，没有出现大的抛削坑，表现为粘着磨损。
结合附图3、6、9可以看出，通过本发明制备的自润滑铜基复合材料，经过烧蚀实验后，通过扫描电镜可以看到复合材料烧蚀后裸露出的W骨架，试样表面没有出现较大的烧蚀坑，只有少量的烧蚀熔滴，具有优异的抗烧蚀性。
结合表1的测试结果可知，采用本发明制备的导轨用自润滑铜基复合材料，具有超高导电性的同时，摩擦系数，磨损率，烧蚀量都很低；其强度达到了690MPa，电导率为80％IACS，但是，摩擦系数只有0.12、磨损率0.02X10-6g/m、烧蚀量23μg/C。有效解决了现有铜合金超高导电性与高强度、高耐磨、高抗烧蚀性相互之间不能同时兼容的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种导轨用自润滑铜基复合材料，包括基体合金和微纳米增强相粒子，其特征在于：所述基体合金包括Cu、Cr、Zr、Ag和Nb，所述增强相粒子包括镀镍石墨、SiC、W和石墨烯；按质量百分比，镀镍石墨含量为0.25～1wt％、SiC含量为0.5～1wt％、W含量为2～4wt％、石墨烯含量为0.05～0.1wt％、Cr含量为0.35～0.7wt％、Zr含量为0.08～0.12wt％、Ag含量为0.1～1wt％、Nb含量为0.12～0.14wt％，其余为Cu。
2.根据权利要求1所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料，其特征在于：所述Cu的纯度为99.99％。
3.根据权利要求1所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料，其特征在于：所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按质量百分比准确称取Cu、Cr、Zr、Ag、Nb、镀镍石墨、SiC、W和石墨烯，备用；
S2：将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热，加热温度2500-3000℃，保温20min，保证合金元素全部熔化，得到基体合金；
S3：将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中，加热至1300-1500℃进行保温，待基体合金完全熔化，通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子，并进行搅拌，搅拌时间10-20min；浇入石墨铸型中，得到铜基复合材料；
S4：将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理，固溶温度940-980℃，保温2h，水淬；时效温度480-520℃，保温2h，随炉冷却；
S5：对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压，变形率90％，最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述进料搅拌一体式搅拌器与中频真空电磁感应炉(1)转动连接，所述进料搅拌一体式搅拌器包括搅拌电机(21)和搅拌杆(22)，所述搅拌电机(21)的传动轴上连接有蜗杆(23)，所述搅拌杆(22)上端设置有齿轮(24)，所述蜗杆(23)与所述齿轮(24)啮合；所述搅拌杆(22)包括外轴(221)和内杆(222)，所述内杆(222)的上端和下端都比所述外轴(221)长，所述内杆(222)为上下开口的空心杆，所述外轴(221)与所述内杆(222)转动连接；所述内杆(222)上端开口处铰接有内杆盖子(223)，所述内杆(222)与所述外轴(221)的顶端面连接处设有密封组件；所述内杆(222)的底部设有防反流组件。
6.根据权利要求5所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述外轴(221)的内侧壁上设有第一凹槽(225)，所述第一凹槽(225)内设有若干滚珠(226)，所述内杆(222)的外侧壁上对应设有第二凹槽(224)，所述滚珠(226)凸出第一凹槽(225)的部分位于所述第二凹槽(224)中。
7.根据权利要求5所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述密封组件包括密封盖(227)和密封槽(228)，所述密封盖(227)与所述内杆(222)固定连接，所述密封槽(28)设在所述外轴(227)内，所述密封盖(227)和密封槽(228)相配合形成密封结构。
8.根据权利要求5所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述防反流组件包括设在所述内杆(222)内侧底部的若干倾斜的挡板(2221)，每个所述挡板(2221)的一端与所述内杆(222)固定连接，另一端与内杆(222)形成一个开口，相邻的两个所述挡板(2221)倾斜方向相反，所述内杆(222)的外壁与最下层的挡板(2221)之间设有密封板(2222)。
9.根据权利要求4所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述的加热温度为2800℃，步骤S3中所述的保温温度为1400℃。
10.根据权利要求4所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中的固溶温度为960℃，时效温度为500℃。
CN201911020036.5A 2019-10-25 2019-10-25 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN110791676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911020036.5A CN110791676B (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911020036.5A CN110791676B (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110791676A true CN110791676A (zh) 2020-02-14
CN110791676B CN110791676B (zh) 2021-06-18

Family

ID=69441356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911020036.5A Expired - Fee Related CN110791676B (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110791676B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684529A (zh) * 2008-09-22 2010-03-31 云南铜业股份有限公司 一种接触线用铜合金及其应用
JP2014036986A (ja) * 2012-08-16 2014-02-27 Jx Nippon Mining & Metals Corp グラフェン製造用圧延銅箔、及びグラフェンの製造方法
CN105861866A (zh) * 2016-06-13 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种金属基复合材料及其制备方法
CN107012356A (zh) * 2017-03-22 2017-08-04 郭和谦 一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料及其制备方法
CN109136624A (zh) * 2018-09-12 2019-01-04 贵州新安航空机械有限责任公司 一种单轨车辆用粉末冶金滑板及其加工方法
CN109338148A (zh) * 2018-11-19 2019-02-15 西安建筑科技大学 一种石墨烯-铜铬锆合金及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684529A (zh) * 2008-09-22 2010-03-31 云南铜业股份有限公司 一种接触线用铜合金及其应用
JP2014036986A (ja) * 2012-08-16 2014-02-27 Jx Nippon Mining & Metals Corp グラフェン製造用圧延銅箔、及びグラフェンの製造方法
CN105861866A (zh) * 2016-06-13 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种金属基复合材料及其制备方法
CN107012356A (zh) * 2017-03-22 2017-08-04 郭和谦 一种含石墨烯的高强度高导电铜基合金坯料及其制备方法
CN109136624A (zh) * 2018-09-12 2019-01-04 贵州新安航空机械有限责任公司 一种单轨车辆用粉末冶金滑板及其加工方法
CN109338148A (zh) * 2018-11-19 2019-02-15 西安建筑科技大学 一种石墨烯-铜铬锆合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110791676B (zh) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109852834B (zh) 一种纳米陶瓷颗粒增强金属基分级构型复合材料的制备方法
Amirkhanlou et al. Effects of reinforcement distribution on low and high temperature tensile properties of Al356/SiCp cast composites produced by a novel reinforcement dispersion technique
Ichikawa et al. Electric conductivity and mechanical properties of carbide dispersion-strengthened copper prepared by compocasting
CN104746068B (zh) 一种用于铁基合金表面激光熔覆的铜基涂层及其制备方法
CN110129609B (zh) 一种二氧化锆弥散强化铜合金的制备方法
CN106191518B (zh) 一种用于高铁机车的碳化硅锑锡锌铜复合材料及制备方法
CN113427009B (zh) 一种晶内分布增强体的复合材料粉末及其制备和成形方法
WO2023231744A1 (zh) 镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料及其制备方法
CN110029246A (zh) 一种三氧化二钇弥散强化铜合金的制备方法
Kumar et al. Effect of stirrer design on microstructure of MWCNT and Al alloy by stir casting process
CN106191501A (zh) 一种无刷直流电动机及其制备工艺
CN110373565A (zh) 纳米弥散强化合金的制备方法
CN113088730A (zh) 一种高导热高强度颗粒增强铸造铝合金及其制备方法
CN110791676B (zh) 一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法
CN106086556A (zh) 一种低噪音耐磨含油轴承
CN108823444B (zh) 一种铜碳复合材料短流程制备方法
CN107022692A (zh) 一种放电等离子体辅助球磨制备Cu‑Sn‑Bi轴承合金的方法
CN111763843B (zh) 一种多元掺杂高比重钨铜镍合金的制备方法及制备的高比重钨铜镍合金
CN109930029A (zh) 一种TiB2/Ti2AlNb复合材料及其制备方法
KR101326498B1 (ko) 나노 입자가 분산된 금속기지 복합재의 제조 방법 및 그 복합재
CN106048342A (zh) 一种颗粒混杂铝基自润滑复合材料及其制备方法
CN115505772B (zh) 一种超细钨合金材料的制备方法
CN112410597A (zh) 一种纳米wc弥散强化铜的制备方法
CN107177755B (zh) 高强度高耐磨锌基合金、其铸件制备方法及专用装置
CN109022955A (zh) 一种高耐腐蚀性铝合金复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210618

Termination date: 20211025

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee