CN112974774B - 一种银基复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种银基复合材料及其制备方法，涉及弹性导电材料技术领域。主要采用的技术方案为：所述银基复合材料是以镍钛合金为骨架、银或银合金渗入所述骨架中的三维互穿结构；其中，在所述三维互穿结构中，镍钛合金、银或银合金为双连续相；其中，银基复合材料中，镍钛合金的体积分数为30‑90％，优选为40‑85％。银基复合材料的制备方法包括如下步骤：将镍钛合金粉制备成骨架；将骨架、银块或银合金块放置在一起得到混合块；在真空或保护气氛条件下，对混合块进行加热，升温至设定温度，并在设定温度下保温设定时间，然后冷却后，得到银基复合材料；本发明主要用于提供或以简单的工艺制备一种具有高弹性、良好导电性能的银基复合材料。

Description

一种银基复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种弹性导电材料技术领域，特别是涉及一种银基复合材料及其制备方法。

背景技术

高弹性导电材料由于其具有优良的弹性、强度和导电性，可用于制造电子、电工领域中的弹性元件、电器开关、继电器弹性元件、膜盒、膜片等。其中，铍青铜、钛青铜等因其强度、耐磨性和耐腐蚀性等优异性能而被广泛的应用于电气工业的各个方面。但是，铍青铜、钛青铜仍有不可忽视的缺点；如铍青铜具有弹性低、抗熔焊性能差、生产过程会危害人体健康及污染环境、生产工艺复杂，成本高等问题；如钛青铜由于在熔铸过程中会产生严重的偏析、夹杂、气孔等缺陷，导致最终性能恶化；因此，钛青铜通常一般使用真空熔炼，导致成本提高，难以用于大规模工业化生产。

在电气材料领域，纯银材料由于具有良好的导电导热性、易加工和抗氧化性等优点而被广泛的应用于各种电气元件。但是，纯银的价格较高，硬度和弹性低，耐蚀性、耐磨性和抗熔焊性能差等缺点限制了其在更大范围内的应用。

另外，近些年发展起来的由镍和钛组成的新兴材料—镍钛二元合金，其不但具有良好的形状记忆功，而且其弹性极限远远大于普通材料，并且不再遵守胡克定律，在一定的形变范围内应力不随应变的增大而增大，应力-应变呈非线性关系，从而表现出了超弹性的特点。同时镍钛合金还具有良好的抗腐蚀性能，其耐蚀性远高于不锈钢。但是，镍钛合金由于导电性较差，使其难以应用于电气材料领域。

随着电气元器件不断小型化、高精度、高可靠方向的发展，对于一些特殊环境下使用的电气材料，不仅要求材料具有低的接触电阻，抗熔焊、抗电弧侵蚀能力强，耐磨性和硬度高，同时也要求其具有良好的强度和弹性。因此，如何利用银的良好导电性和镍钛合金的良好超弹性等优点，在保证导热性、硬度、耐蚀性和抗熔焊性能等基本性能下，制备出高弹性和高导电性材料成为了电气材料领域一个重要的发展方向。在此，检索到的相关技术主要有以下两种：

第一种相关技术主要通过将银锭、镍、钛等金属置于熔炼炉中熔炼并铸锭；或将银粉、镍粉、钛粉等混合压锭，随后在高温下烧结并冷加工，最后在高温下挤压成条，经拉拔后得到银镍钛电接触线材产品。

第二种相关技术主要是通过将碳化钛、银、铁、钴、镍的一种或几种混合物混合后，采用粉末冶金和熔渗法两种工艺制备出了具有抗熔焊性，耐电弧烧蚀，又能在长期使用条件下，触头间接触电阻低，触头温升低而稳定的触头材料。

上述两种相关技术主要是通过将镍粉、钛粉、碳化钛和银粉等材料混合烧结或熔渗制备而成，通过镍相、钛相等的分布和塑性变形来提高材料性能。但是，本发明的发明人发现上述两种相关技术至少存在如下技术问题：(1)不具有高弹性、形状记忆等性能的镍钛合金作为增强相，镍和钛等增强相的添加不能有效的提高材料的弹性和强度，并会大幅降低材料的电导率；(2)制备工艺都比较复杂，制备成本较高，复合材料中镍、钛的含量较低并且不容易进行调节。

因此，开发性能优异的新型电气领域用高弹性导电银基复合材料及相应的制备工艺，对节约贵金属资源，改善电气材料的弹性、导电性、强度和耐磨损等性能，以及提高产品质量稳定性具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种银基复合材料及其制备方法，主要目的在于提供或以简单的工艺制备一种具有高弹性、良好导电性能的银基复合材料。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种银基复合材料，其中，所述银基复合材料是以镍钛合金为骨架、银或银合金渗入所述骨架中的三维互穿结构；其中，在所述三维互穿结构中，所述镍钛合金、银或银合金为双连续相；其中，所述银基复合材料中，所述镍钛合金的体积分数为30-90％，优选为40-85％。

优选的，在所述银基复合材料中，所述镍钛合金颗粒之间的间距为0-50μm。

优选的，所述镍钛合金中：镍的质量分数为45-55％，优选为50％；钛的质量分数为45-55％，优选为50％。

优选的，所述银基复合材料在压缩应力-应变实验中，当应力为600-1200MPa时，所述银基复合材料才会发生断裂，且应变为15-45％。

优选的，所述银基复合材料的弹性变形量不小于1％。

优选的，所述银基复合材料的电导率不小于10MS/m。

优选的，所述银合金为银铜合金，优选为AgCu5。

另一方面，本发明实施例还提供一种上述银基复合材料的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：

成型骨架步骤：将镍钛合金粉制备成骨架；优选的，所述镍钛合金粉的粒度为0.1-300μm；

高温熔渗步骤：将所述骨架、银块或银合金块放置在一起得到混合块；在真空或保护气氛条件下，对所述混合块进行加热，升温至设定温度，并在设定温度下保温设定时间，然后冷却后，得到银基复合材料；

其中，所述设定温度高于银或银合金的熔点、低于所述骨架的熔点；优选的，所述设定温度高于所述骨架制备过程中的烧结温度；优选的，所述骨架的熔点与所述银合金的熔点差为450-550℃，优选495-505℃。优选的，所述镍钛合金粉中的镍的质量分数为45-55％、钛的质量分数为45-55％。

优选的，在所述成型骨架步骤中，采用模压成型工艺成型出骨架，具体步骤包括：将镍钛合金粉装入模具中进行模压成型处理，得到坯体；对所述坯体进行烧结处理，得到所述骨架。优选的，所述模压成型的压力为0-30MPa，保压时间为0-1h；优选的，所述烧结处理的温度为900-1000℃；优选的，烧结处理的时间为0.5-2h。

优选的，在所述成型骨架步骤中，采用注浆成型工艺制备出骨架，具体步骤包括：将镍钛合金浆料注入石膏模具中；石膏模具会吸收镍钛合金浆料中的水分，待所述镍钛合金浆料干燥后，形成具有设定强度的坯体；对脱模取出的坯体进行烘干处理后，再将所述坯体烧结成所述骨架；优选的，所述烧结温度为900-1000℃；优选的，烧结时间为0.5-2h；优选的，烘干处理的温度为20-100℃，优选为20-80℃；优选的，设定强度为0.01-1MPa。优选的，在所述镍钛合金浆料中，镍钛合金的质量分数为10-80％。

优选的，在所述成型骨架步骤中，采用热压烧结成型工艺制备出骨架，具体步骤包括：将镍钛合金粉放入热压烧结用模具中，然后将所述热压烧结用模具放入热压烧结炉中，在对所述镍钛合金粉施加压力的同时进行烧结处理，得到所述骨架；优选的，所述烧结处理是在真空或充保护气体的状态下进行。优选的，所述烧结处理的步骤包括：在2-30MPa的压力下，将所述镍钛合金粉加热至900-1000℃，保温0.5-2h后，冷却后得到骨架。

优选的，在所述高温熔渗步骤中：所述混合块中，所述骨架置于在所述银块或银合金块之上；或所述混合块中，所述银块或银合金块置于所述骨架之上；或所述混合块中，所述骨架之上、之下均放置有银块或银合金块。

优选的，在所述高温熔渗步骤中：所述设定温度为1000-1200℃；设定时间至少为5min。

优选的，在所述高温熔渗步骤中：先将所述混合块放置于坩埚中，然后再将所述坩埚放入加热设备的炉腔内，经炉内抽真空或抽真空后充入保护气体后，以设定的升温速率使所述混合块的温度升温至设定温度，保温设定时间后，炉冷后得到银基复合材料；优选的，所述升温速率为5-10℃/min。

与现有技术相比，本发明的银基复合材料及其制备方法至少具有下列有益效果：

一方面，本发明实施例提供一种银基复合材料，其中，所述银基复合材料是以镍钛合金为骨架、银或银合金渗入所述骨架中的三维互穿结构；其中，在三维互穿结构中，镍钛合金、银或银合金为双连续相；并且银基复合材料中，镍钛合金的体积分数为30-90％，优选为40-85％。在此，由于上述银基复合材料中的镍钛合金的体积分数较高，以及镍钛合金骨架具有较高的熔点、与银不发生反应，与银之间不发生固溶现象、并具有良好的润湿性等优点，一方面使得该银基复合材料可以制备出；另一方面，由于镍钛合金具有良好的形状记忆性和高弹性，而银具有良好的导电性，上述这种以银为基体，镍钛合金为增强相，通过三维互穿结构的设计，可以使基体相和增强相发挥各自的性能优势而不互相制约，从而使得所制备的银基复合材料具有良好的导电性和弹性；另外，由于镍钛合金的高强度、耐磨损特性也使得上述的银基复合材料具有高强度、耐磨损等特点。

另一方面，本发明实施例提供上述银基复合材料的制备方法，其制备步骤主要是将镍钛合金粉成型为镍钛合金骨架，然后采用高温熔渗的方法，将银块或银合金块熔渗到镍钛合金骨架中，得到上述的银基复合材料。在此，上述方法能制备出镍钛合金的体积分数范围大、且易于调控的银基复合材料；另外该制备方法的工艺简单，易于工业化生产、成本低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的实施例1所制备的银基复合材料的XRD图；

图2是本发明实施例1所制备的银基复合材料的微观组织结构图(其中亮色为银，暗色为镍钛)；

图3是本发明实施例1所制备的银基复合材料的压缩应力-应变曲线图；

图4是本发明实施例1所制备的银基复合材料的循环压缩加载-卸载应力-应变曲线图；

图5是本发明实施例2所制备的银基复合材料的微观组织结构图(其中亮色为银，暗色为镍钛)；

图6是本发明实施例2所制备的银基复合材料的压缩应力-应变曲线图；

图7是本发明实施例2所制备的银基复合材料的循环压缩加载-卸载应力-应变曲线图；

图8是本发明的实施例3所制备的银基复合材料的压缩应力-应变曲线图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

一方面，本发明实施例提供一种银基复合材料，其中，该银基复合材料是以镍钛合金为骨架、银或银合金渗入骨架中的三维互穿结构；其中，镍钛合金、银或银合金为双连续相；其中，银基复合材料中，镍钛合金的体积分数为30-90％，优选为40-85％。在银基复合材料中，镍钛合金颗粒之间间距为0-50μm。并且，该银基复合材料在压缩应力-应变实验中，当应力为790-900MPa时，银基复合材料才会发生断裂，且应变为22-35％。银基复合材料的电导率不小于10MS/m。优选的，银合金为银铜合金，优选为AgCu5。

“连续”是指同一组成物是连续的，并未完全被其他组成相隔开。由于银基复合材料的组成物有两种(镍钛合金和银这两种，或镍钛合金和银合金这两种)，故称银-镍钛复合材料的这种特征为双连续相。进一步地，术语“三维互穿”指的是“三维空间上相互穿插”。

在此，镍钛合金是由镍和钛组成的二元合金，其为单相。背景技术提到的相关技术中，所述的镍、钛为镍粉和钛粉简单机械混合而成的，其为镍、钛两相。所以镍粉和钛粉的简单混合不具有镍钛合金粉所具有的各种特殊性能，如高弹性、形状记忆性能等。镍粉和钛粉单独或简单混合烧结而成的骨架，其弹性性能也远低于烧结好的镍钛合金(尤其是镍质量分数约为50％、钛质量分数约为50％的镍钛二元合金)。镍钛合金的弹性主要是由于在外加应力的作用下，导致应力诱发马氏体相变，从而合金表现出与镍粉、钛粉等普通材料力学性能的不同。

关于本发明提供的上述成分及结构特征的银基复合材料：由于镍钛合金骨架具有以下特点：较高的熔点、与银不发生反应，与银之间不发生固溶现象、并具有良好的润湿性。所以，在此设计的以镍钛合金为骨架，银为基体的复合材料是可以制备出的。同时，由于镍钛合金具有良好的形状记忆性和高弹性，而银具有良好的导电性，所以本发明这种以银为基体，镍钛合金为增强相，通过三维互穿结构的设计，可以使基体相和增强相发挥各自的性能优势而不互相制约，从而使得所制备的银基复合材料具有良好的导电性和弹性；同时镍钛合金的高强度、耐磨损也使得银基复合材料具有高强度、耐磨损等特点。

另一方面，本发明实施例提供一种上述的银基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

成型骨架步骤：将镍钛合金粉制备成骨架；优选的，所述镍钛合金粉的粒度为0.1-300μm。

在该步骤中可以采用以下三种工艺将镍钛合金粉制备成骨架。

1)模压成型工艺：将镍钛合金粉装入模具中进行模压成型处理，得到坯体；对坯体进行烧结处理，得到骨架。

在此，模压成型的压力为0-30MPa、保压时间为0-1h；烧结处理的温度为900-1000℃；烧结处理的时间为0.5-2h。

2)注浆成型工艺：将镍钛合金浆料注入石膏模具中；石膏模具会吸收镍钛合金浆料中的水分，待所述镍钛合金浆料干燥后，形成具有设定强度的坯体；对脱模取出的坯体进行烘干处理后，再将所述坯体烧结成所述骨架；

在此，烧结温度为900-1000℃；烧结时间为0.5-2h；烘干处理的温度为20-100℃；设定强度为0.01-1MPa。

在此，镍钛合金浆料时由镍钛合金粉和去离子水配制而成；其中，镍钛浆料中的镍钛合金粉的含量是质量分数为10-80％。

3)热压烧结成型工艺：将镍钛合金粉放入热压烧结用模具中，然后将所述热压烧结用模具放入热压烧结炉中，在对所述镍钛合金粉施加压力的同时进行烧结处理，得到所述骨架；优选的，所述烧结处理是在真空或充保护气体的状态下进行。

具体地，该步骤具体为：在2-30MPa的压力下，将镍钛合金粉加热至900-1000℃，保温0.5-2h后，冷却后得到骨架。

高温熔渗步骤：将骨架、银块或银合金块放置在一起得到混合块；在真空或保护气氛条件下，对混合块进行加热，升温至设定温度，并在设定温度下保温设定时间，然后冷却后，得到银基复合材料；其中，设定温度高于银或银合金的熔点、低于骨架的熔点；优选的，设定温度高于骨架制备过程中的烧结温度。

其中，混合块中，骨架置于在银块或银合金块之上；或银块或银合金块置于骨架之上。

在此，本实施例提到的银块指的是纯银块。

较佳地，在高温熔渗步骤中：设定温度为1000-1200℃；设定时间至少为5min。

较佳地，在高温熔渗步骤中：首先根据骨架的体积、致密度及坩埚的尺寸，选择适量表面干净且无氧化层的银块或银合金块。然后将骨架与银块或银合金块放置于坩埚，然后将坩埚放入加热设备的炉腔内。经炉内抽真空或抽真空后充保护气体，以一定速率升温至银或银合金的熔点以上，保温一段时间，经镍钛合金骨架的原位二次烧结、银块或银合金块的熔化和浸渗，炉冷后将得到三维互穿结构的银基复合材料(银-镍钛复合材料)。

关于银合金块的选择问题，在此需要说明的是：基于本申请的工艺特点，银合金块应具有良好的导电性、与镍钛合金的熔点差为500℃左右，若熔点差太小，镍钛失去骨架作用。

在此需要说明的是：上述制备方法能制备出镍钛体积分数范围大(优选为40-85％)、且易于调控的银基复合材料，使得该银基复合材料具有高弹性和强度，并具有良好的耐磨性。在此，镍钛合金作为骨架，使得该银基复合材料的弹性和强度高。抗熔焊性与材料熔点有关，由于镍钛合金的熔点远高于银，故高温下，该银基复合材料的整体熔点升高。根据本发明的制备工艺可知：骨架成型步骤后的镍钛合金形成三维互穿结构的骨架，银或银合金熔化填充空隙后，也是三维互穿的，所以导电率良好。同时，由于该银基复合材料具有很好的耐磨性，所以减少了该材料在使役过程中的磨损消耗。

下面通过具体实验实施例进一步对本发明说明如下：

实施例1-4均使用同一热压设备与模具进行骨架成型，采用同一加热炉设备与石墨坩埚进行骨架熔渗。

实施例1

本实施例制备一种银基复合材料(银-镍钛复合材料)，其中，所采用的原材料包括平均粒度为15μm镍钛合金粉与银块。在此需要说明的是：本实施例及下述实施例所使用的镍钛合金粉均是购买的，且镍钛合金粉中镍的质量分数为50％、钛的质量分数为50％。

具体制备步骤如下：

骨架成型步骤：称取20g平均粒度为15μm的镍钛合金粉，随后将原镍钛合金粉均匀的放入模具中。然后调节液压机行程至完全开模状态，将装有镍钛合金粉的模具置于液压机中心位置，加压至1MPa后卸去压力，随后调节上模座使液压机完全开模，取出模具与坯体。模压成型的坯体在室温下自然干燥，至恒重后放入坩埚中，随后将装有镍钛合金坯体的石墨坩埚放入加热炉中，在保护气氛下加热，升温至900℃后保温1h，随后随炉冷却至室温后取出，得到骨架。

高温熔渗步骤：称取30g表面无氧化层的银块。然后，将骨架与银块放置于干净的石墨坩埚中，银块在骨架的上方和下方均匀放置，再将坩埚放入加热炉的炉腔内。在保护气氛下升温至1000℃，保温5min，最后炉冷至室温，得到银基复合材料。

图1为本实施例制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的XRD图，从图1中可以看：以银作为基体熔渗到镍钛合金骨架的方法制备的复合材料除银和镍钛合金之外无其它相，XRD图中无杂峰出现。

图2为本实施例制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的微观组织结构图(其中亮色为银，暗色为镍钛)，从图2中可以看出该复合材料中无缺陷，利用Image-pro plus软件分析该图可知该复合材料中的镍钛合金的体积分数为70％，镍钛合金颗粒之间的间距为4-7μm。

图3为本实施例制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的压缩应力-应变曲线图，可以看出银基复合材料(银-镍钛复合材料)在接近800MPa时发生断裂，此时的应变约为27％，由此可说明本实施例制备的银基复合材料具有良好的强度和变形能力。

图4为银-镍钛复合材料的循环压缩加载-卸载应力-应变曲线图，可以看出该材料具有良好的弹性，弹性变形超过2％。

另外，本实施例制备的银基复合材料的电导率为16MS/m。

从上面的数据可以看出：本实施例制备的银基复合材料的银钛合金的体积分数高，具有高弹性、优异的电导率、优异的强度。

实施例2

本实施例制备一种银基复合材料(银-镍钛复合材料)，其中，所采用的原材料包括平均粒度为5μm镍钛合金粉与银合金(AgCu5)。具体制备步骤如下：

骨架成型步骤：称取20g平均粒度为5μm的镍钛合金粉，10g去离子水，将镍钛合金粉与去离子水混合后通过球磨至均匀得到镍钛合金浆料；随后将镍钛合金浆料倒入石膏模具中。在此过程中，镍钛合金浆料中的水分不断地被石膏模具所吸收，同时一部分水分自然蒸发。两天后将成型的镍钛坯体从石膏模具中脱模取出，继续烘干至恒重后放入坩埚中，随后将装有镍钛坯体的石墨坩埚放入加热炉中，在保护气氛下加热，升温至1000℃后保温1h，随后随炉冷却至室温后取出，得到骨架。

高温熔渗步骤：称取30g表面无氧化层的银合金块。然后，将骨架与银合金块放置于干净的石墨坩埚中，银合金块在镍钛骨架的上方和下方均匀放置，再将坩埚放入加热炉的炉腔内。在保护气氛下升温至1200℃，保温20min，最后炉冷至室温，得到银基复合材料。

图5为本实施例所制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的微观组织结构图(其中亮色为银合金，暗色为镍钛)，从图5中可以看出该复合材料中无缺陷。利用Image-proplus软件分析该图可知：银-镍钛复合材料中的镍钛合金的体积分数为80％，镍钛合金颗粒之间的间距为0-4μm。

图6为本实施例所制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的压缩应力-应变曲线图。可以看出：该材料在接近900MPa时发生断裂，此时的应变约为22％。

图7为银-镍钛复合材料的循环压缩加载-卸载应力-应变曲线图，可以看出材料具有良好的弹性，弹性变形超过3％。

另外，本实施例制备的该银基复合材料的电导率为14MS/m。

从上面的数据可以看出：本实施例制备的银基复合材料的银钛合金的体积分数高，具有高弹性、优异的电导率、优异的强度。

实施例3

本实施例制备一种银基复合材料(银-镍钛复合材料)，其中，所采用的原材料包括平均粒度为5μm的镍钛合金粉与银块。具体制备步骤如下：

骨架成型步骤：称取20g平均粒度为100μm的镍钛合金粉，放入热压烧结用石墨坩埚中，随后将装有镍钛合金坯体的石墨坩埚放入加热炉中，在保护气氛下加热并加压，升温至900℃后保温2h，同时压力升至20MPa，随后随炉冷却至室温后取出，得到骨架。

高温熔渗步骤：称取20g表面无氧化层的银块。然后，将骨架与银块放置于干净的石墨坩埚中，银块在镍钛骨架的下方均匀放置，再将坩埚放入加热炉的炉腔内。在保护气氛下升温至1100℃，保温5min，最后炉冷至室温。

图8为本实施例所制备的银基复合材料(银-镍钛复合材料)的压缩应力-应变曲线图，可以看出银-镍钛复合材料在接近900MPa时发生断裂，此时的应变约为35％。

另外，本实施例所制备的银基复合材料的电导率为12MS/m。

实施例4

本实施例制备一种银基复合材料(银-镍钛复合材料)，其中，所采用的原材料包括平均粒度为5μm的镍钛合金粉与银合金(AgCu5)。具体制备步骤如下：

骨架成型步骤：称取20g平均粒度为100μm的镍钛合金粉，放入热压烧结用石墨坩埚中，随后将装有镍钛合金坯体的石墨坩埚放入加热炉中，在保护气氛下加热并加压，升温至1000℃后保温2h，同时压力升至30MPa，随后随炉冷却至室温后取出，得到骨架。

高温熔渗步骤：称取20g表面无氧化层的银合金块。然后，将骨架与银合金块放置于干净的石墨坩埚中，银合金块在镍钛骨架的上方均匀放置，再将坩埚放入加热炉的炉腔内。在保护气氛下升温至1200℃，保温5min，最后炉冷至室温。

本实施例所制备的银基复合材料的电导率为10MS/m。

从上面的实施例可以看出：本发明提供的一种银基复合材料及其制备方法，只需将镍钛合金粉制备成具有一定强度的骨架，随后熔渗银或银合金即可，该制备方法简单、能以镍钛合金替代部分银可节省成本，提高材料弹性，适合批量生产。同时，通过调节对镍钛合金粉施加的压力、保温时间和烧结温度，可改变材料中镍钛合金的体积分数，从而调节银基复合材料的性能。另外，所制备的银基复合材料结构均匀且致密，没有缺陷存在，没有固溶和金属间化合物生成。银与镍钛骨合金架形成的三维互穿结构也使得材料具有高弹性、高导电、高强及耐磨损等特点。因此，本发明实施例提供的一种具有高弹性、优异导电的银基复合材料及其制备方法，其在电气材料领域具有可观的应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (29)

1.一种银基复合材料，其特征在于，所述银基复合材料是以镍钛合金为骨架、银或银合金渗入所述骨架中的三维互穿结构；其中，在所述三维互穿结构中，所述镍钛合金、银或银合金为双连续相；其中，所述银基复合材料中，所述镍钛合金的体积分数为30-90％。

2.根据权利要求1所述的银基复合材料，其特征在于，所述镍钛合金的体积分数为40-85％。

3.根据权利要求1所述的银基复合材料，其特征在于，

在所述银基复合材料中，所述镍钛合金颗粒之间的间距为0-50μm；和/或

所述镍钛合金中：镍的质量分数为45-55％；钛的质量分数为45-55％；和/或

所述银基复合材料在压缩应力-应变实验中，当应力为600-1200MPa时，所述银基复合材料才会发生断裂，且应变为15-45％；和/或

所述银基复合材料的弹性变形量不小于1％；和/或

所述银基复合材料的电导率不小于10MS/m。

4.根据权利要求3所述的银基复合材料，其特征在于，所述镍钛合金中：镍的质量分数为50％。

5.根据权利要求3所述的银基复合材料，其特征在于，所述镍钛合金中：钛的质量分数为50％。

6.根据权利要求1所述的银基复合材料，其特征在于，所述银合金为银铜合金。

7.根据权利要求6所述的银基复合材料，其特征在于，所述银合金为AgCu5。

8.权利要求1-7任一项所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

成型骨架步骤：将镍钛合金粉制备成骨架；

高温熔渗步骤：将所述骨架、银块或银合金块放置在一起得到混合块；在真空或保护气氛条件下，对所述混合块进行加热，升温至设定温度，并在设定温度下保温设定时间，然后冷却后，得到银基复合材料；

其中，所述设定温度高于银或银合金的熔点、低于所述骨架的熔点。

9.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述镍钛合金粉的粒度为0.1-300μm。

10.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述设定温度高于所述骨架制备过程中的烧结温度。

11.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述骨架的熔点与所述银合金的熔点差为450-550℃。

12.根据权利要求11所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述骨架的熔点与所述银合金的熔点差为495-505℃。

13.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述镍钛合金粉中的镍的质量分数为45-55％、钛的质量分数为45-55％。

14.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述成型骨架步骤中，采用模压成型工艺成型出骨架，具体步骤包括：

将镍钛合金粉装入模具中进行模压成型处理，得到坯体；对所述坯体进行烧结处理，得到所述骨架。

15.根据权利要求14所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述模压成型的压力为0-30MPa，保压时间为0-1h。

16.根据权利要求14所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

所述烧结处理的温度为900-1000℃；烧结处理的时间为0.5-2h。

17.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述成型骨架步骤中，采用注浆成型工艺制备出骨架，具体步骤包括：

将镍钛合金浆料注入石膏模具中；石膏模具会吸收镍钛合金浆料中的水分，待所述镍钛合金浆料干燥后，形成具有设定强度的坯体；对脱模取出的坯体进行烘干处理后，再将所述坯体烧结成所述骨架。

18.根据权利要求17所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

在所述镍钛合金浆料中，镍钛合金的质量分数为10-80％。

19.根据权利要求17所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

所述烧结温度为900-1000℃；烧结时间为0.5-2h。

20.根据权利要求17所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

烘干处理的温度为20-100℃。

21.根据权利要求20所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

烘干处理的温度为40-80℃。

22.根据权利要求17所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

设定强度为0.01-1MPa。

23.根据权利要求8所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述成型骨架步骤中，采用热压烧结成型工艺制备出骨架，具体步骤包括：

将镍钛合金粉放入热压烧结用模具中，然后将所述热压烧结用模具放入热压烧结炉中，在对所述镍钛合金粉施加压力的同时进行烧结处理，得到所述骨架。

24.根据权利要求23所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

所述烧结处理是在真空或充保护气体的状态下进行。

25.根据权利要求23所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的步骤包括：

在2-30MPa的压力下，将所述镍钛合金粉加热至900-1000℃，保温0.5-2h后，冷却后得到骨架。

26.根据权利要求8-25任一项所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述高温熔渗步骤中：

所述混合块中，所述骨架置于在所述银块或银合金块之上；或

所述混合块中，所述银块或银合金块置于所述骨架之上；或

所述混合块中，所述骨架之上、之下均放置有银块或银合金块。

27.根据权利要求8-25任一项所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述高温熔渗步骤中：所述设定温度为1000-1200℃；设定时间至少为5min。

28.根据权利要求27所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

在所述高温熔渗步骤中：先将所述混合块放置于坩埚中，然后再将所述坩埚放入加热设备的炉腔内，经炉内抽真空或抽真空后充入保护气体后，以设定的升温速率使所述混合块的温度升温至设定温度，保温设定时间后，炉冷后得到银基复合材料。

29.根据权利要求28所述的银基复合材料的制备方法，其特征在于，

所述升温速率为5-10℃/min。

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