CN113493878A - 一种高效均匀性金属渗铜复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效均匀性金属渗铜复合材料及其制备方法，方法包括：将市售金属粉末进行真空烘干，得烘干金属粉末；将烘干金属粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，得处理金属粉末；将处理金属粉末压制成型，得到金属压坯；将金属压坯置于炉内进行烧结，然后得金属烧结骨架；将金属烧结骨架进行渗铜处理，得到金属渗铜复合材料。解决现有金属渗铜复合材料的制备方法中，一方面，由于市售金属粉末布范围宽且有团聚，导致制备的金属骨架的均匀性及一致性较差，另一方面，金属骨架渗铜处理过程中，无法保证金属骨架渗铜的均匀性及一致性，从而导致金属渗铜复合材料的均匀性及一致性较差的技术问题。

Description

一种高效均匀性金属渗铜复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高效均匀性金属渗铜复合材料及其制备方法。
背景技术
现有的金属渗铜复合材料有钨渗铜复合材料、钼渗铜复合材料以及钨钼合金渗铜复合材料等，目前已在航空航天、电子、冶金工业等领域广泛应用，例如作为固体火箭发动机的燃气舵、喷管喉衬、护板等抗燃气烧蚀零部件以及电子领域的抗电弧烧蚀的阴极基体材料的坯料等。
随着科技的发展，新一代装备对材料的高精准度提出了苛刻的要求，这就给金属渗铜复合材料提出了更高的要求，现有的金属渗铜复合材料的均匀性及一致性较差，这是因为现有的金属渗铜复合材料的制备方法，一般先采用现有市售金属粉末制备金属骨架，然后对金属骨架进行渗铜处理，从而得到金属渗铜复合材料，一方面，由于市售金属粉末粒度分布范围宽且有团聚，导致制备的金属骨架的均匀性及一致性较差，另一方面，金属骨架渗铜处理过程中，无法保证金属骨架渗铜的均匀性及一致性，从而导致金属渗铜复合材料的均匀性及一致性较差。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高效均匀性金属渗铜复合材料及其制备方法，解决现有金属渗铜复合材料的制备方法中，一方面，由于市售金属粉末布范围宽且有团聚，导致制备的金属骨架的均匀性及一致性较差，另一方面，金属骨架渗铜处理过程中，无法保证金属骨架渗铜的均匀性及一致性，从而导致金属渗铜复合材料的均匀性及一致性较差的技术问题。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明的一种高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将市售金属粉末进行真空烘干，控制烘干温度为100-200℃，保温时间90-120min，真空度为10-2Pa，得到烘干金属粉末；
S2：将烘干金属粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.1-0.25MPa，二次配风的风量为500-1000m3/小时，进料器的送粉速率为40-150Kg/小时，分级器的速度值为150-1200r/min，然后得到处理金属粉末；
S3：将处理金属粉末压制成型，得到金属压坯；
S4：将金属压坯置于炉内进行烧结，烧结过程中，控制烧结温度范围为1500-2300℃，保温时间为180-360min，然后得到金属烧结骨架；
S5：将金属烧结骨架进行渗铜处理，得到金属渗铜复合材料。
进一步的，所述步骤S3中，压制成型采用冷等静压成型。
进一步的，对于尺寸小的棒状金属压坯、板状金属压坯或者异形金属压坯，采用工装分层，放置于炉内均温区内进行烧结。
进一步的，将金属烧结骨架进行渗铜处理前，根据金属烧结骨架的形状，判断是否需要采用渗铜工装在渗铜处理过程中对金属烧结骨架进行固定；
所述渗铜工装包括支撑架、固定盘和底盘；
所述支撑架与所述固定盘连接，所述固定盘上开设多个第一通孔；
所述底盘设于所述固定盘的下方，所述底盘的顶面与所述固定盘的底面接触；
所述底盘与所述支撑架连接，所述底盘的顶面对应所述第一通孔的位置开设盲孔；
每个所述第一通孔，以及与所述第一通孔对应的盲孔内固定金属烧结骨架。
进一步的，所述支撑架包括第一支撑板，第二支撑板和第三支撑板；
所述第二支撑板与所述第一支撑板的一端垂直连接，所述第三支撑板与所述第一支撑板的另一端垂直连接。
进一步的，所述固定盘的一端开设第二通孔，所述固定盘的另一端开设第三通孔；
所述第二支撑板的自由端贯穿所述第二通孔，所述第三支撑板的自由端贯穿所述第三通孔，将所述支撑架与所述固定盘连接。
进一步的，所述底盘的一端开设第四通孔，所述底盘的另一端开设第五通孔；
所述第二支撑板的自由端贯穿所述第四通孔，所述第三支撑板的自由端贯穿所述第五通孔，将所述底盘与所述支撑架连接。
进一步的，所述吊挂组件包括吊耳和吊杆；
所述吊耳的底端与所述支撑架的顶端连接，所述吊杆的底端与所述吊耳的顶端连接。
进一步的，所述第二支撑板的自由端开设第六通孔，所述第三支撑板的自由端开设第七通孔；
所述吊耳的底端一侧贯穿所述第六通孔，所述吊耳的底端另一侧贯穿所述第七通孔，将所述吊耳的底端与所述支撑架的顶端连接。
进一步的，所述吊耳的顶端开设第八通孔，所述吊杆的底端开设第九通孔，采用连接件将第八通孔和第九通孔固定连接。
进一步的，还包括第一凸起和第二凸起；
所述第一凸起与所述吊耳的底端一侧垂直连接，所述第二凸起与所述吊耳的底端另一侧垂直连接，对所述吊耳相对于第二支撑板和第三支撑板的移动行程进行限位。
进一步的，所述第一通孔的孔径L1≤50mm，所述盲孔的孔径L2与所述第一通孔的孔径L1满足如下关系：L1≤L2≤1.1L1。
进一步的，所述第二支撑板和所述第三支撑板在等高位置设置固定孔，所述固定孔用于固定固定盘。
进一步的，所述固定孔包括第一阶梯固定孔，第二阶梯固定孔和第三阶梯固定孔；
所述第二阶梯固定孔的高度高于所述第一阶梯固定孔的高度，所述第二阶梯固定孔的高度小于第三阶梯固定孔的高度。
进一步的，所述金属粉末为钨粉末；
针对钨粉末，所述步骤S3中，冷等静压成型压力为200MPa，保压时间为10min。
进一步的，所述金属粉末为钼粉末；
针对钼粉末，所述步骤S3中，冷等静压成型压力为150MPa，保压时间为10min。
进一步的，所述金属粉末包括钨粉末和钼粉末，钨粉末和钼粉末的重量百分比值X满足：0＜X＜100；
针对金属粉末包括钨粉末和钼粉末的情况，
所述步骤S1中：将所述钨粉末和钼粉末分别进行真空烘干，得到烘干钨粉末和烘干钼粉末；
所述步骤S2中：将烘干钨粉末和烘干钼粉末分别进行立式流化床式粉碎与分级处理，然后得到处理钨粉末和处理钼粉末；
并在所述步骤S3之前，采用三维混料机将处理钨粉末和处理钼粉末混合均匀，混料时间为180min，得到处理的钨钼混合粉末，以处理的钨钼混合粉末执行步骤S3的操作。
一种高效均匀性金属渗铜复合材料，采用上述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法制备得到，所述高效均匀性金属渗铜复合材料包括金属粉末制成的金属骨架，所述金属骨架中均匀分布铜，金属骨架在整个复合材料中的质量百分比为60～95％；铜在整个复合材料中的质量百分比为5～40％。
和最接近的现有技术比，本发明的技术方案具备如下有益效果：
本发明提供一种高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，将市售金属粉末进行真空烘干，以及立式流化床式粉碎与分级处理，使得得到金属烧结骨架的均匀性和一致性好，从而提高了金属渗铜复合材料的均匀性及一致性。
本发明提供的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，在将市售金属粉末进行真空烘干，以及立式流化床破碎分级处理的基础上，针对圆形金属烧结骨架以及截面为非圆形的长条状金属烧结骨架，采用渗铜工装在渗铜处理过程中对金属烧结骨架进行固定，保证金属骨架渗铜的均匀性及一致性，从而进一步提高金属渗铜复合材料的均匀性及一致性。
本发明提供的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，采用冷等静压成型对处理金属粉末压制成型，保证了压坯的密度均匀性。
本发明提供的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，将金属压坯置于炉内进行烧结过程中，对于尺寸小的棒状金属压坯、板状金属压坯或者异形金属压坯，采用工装分层，放置于炉内均温区内进行烧结，进一步提高了金属骨架的均匀性和一致性，且在一定程度上提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的渗铜工装的整体结构示意图；
图2为第一种实施方式中，图1中的固定盘的结构示意图；
图3为图2中A部分的局部放大图；
图4为第一种实施方式中，图1中的底盘的结构示意图；
图5为图4中B部分的局部放大图；
图6为第二种实施方式中，图1中的固定盘的结构示意图；
图7为图6中A部分的局部放大图；
图8为第二种实施方式中，图1中的底盘的结构示意图；
图9为图8中B部分的局部放大图；
图10为第一种实施方式中，图1中第二支撑板或第三支撑板的示意图；
图11为图1中的吊杆的主视图；
图12为图1中吊杆的侧视图；
图13为第二种实施方式中，图1中第二支撑板或第三支撑板的示意图；
图14为示例1所用市售钨粉的原始形貌图；
图15为示例1所用市售钨粉的粒度分布曲线图；
图16为示例1，将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理后，得到的处理钨粉末的形貌图；
图17为示例1，将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理后，得到的处理钨粉末的粒度分布曲线图；
图18为现有普通工艺得到的钨渗铜复合材料的金相图；
图19为示例1所得到的钨渗铜复合材料的金相图。
其中，1-固定盘，2-底盘，3-吊耳，4-吊杆，4-1-连接柱，4-2-固定板，4-3-U形板，5-第一通孔，6-1第一支撑板，6-2-第二支撑板，6-3第三支撑板，7-第二通孔，8-第三通孔，9-盲孔，10-第四通孔，11-第五通孔，12-第六通孔，13-第七通孔，14-第九通孔，15-连接件，16-第一凸起，17-第二凸起，18-第一阶梯固定孔，19-第二阶梯固定孔，20-第三阶梯固定孔。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，总体构思如下：
S1：将市售金属粉末进行真空烘干，控制烘干温度为100-200℃，保温时间为90-120min，真空度为10-2Pa，得到烘干金属粉末；
S2：将烘干金属粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.1-0.25MPa，二次配风的风量为500-1000m3/小时，进料器的送粉速率为40-150Kg/小时，分级器的速度值为150-1200r/min，然后得到处理金属粉末；
S3：将处理金属粉末进行冷等静压成型，得到金属压坯，其中冷等静压成型压力大小以及保压时间长短，本领域技术人员根据不同材料的材料性质进行设定；
S4：将金属压坯置于高温感应炉内进行烧结，烧结气氛可以为真空、氢气或惰性气体，烧结过程中，根据不同骨架密度的要求，采用不同的烧结制度，总体上烧结温度范围为1500-2300℃，保温时间为180～360min，并且对于尺寸小的棒状金属压坯、板状金属压坯或者异形金属压坯，采用工装分层，放置于炉内均温区内进行烧结，然后得到金属烧结骨架；
S5：根据金属烧结骨架的形状，判断是否需要采用渗铜工装在渗铜处理过程中对金属烧结骨架进行固定；
如果需要，采用渗铜工装将金属烧结骨架固定，然后进行渗铜处理，得到金属渗铜复合材料；
如果不需要，直接将金属烧结骨架进行渗铜处理，得到金属渗铜复合材料。
需要说明的是：对于圆形以及截面为非圆形的长条状金属烧结骨架需要采用渗铜工装在渗铜处理过程中对金属烧结骨架进行固定。
如图1所示，上述渗铜工装包括支撑架、固定盘1、底盘2、吊挂组件，吊挂组件包括吊耳3和吊杆4；支撑架的高度≤1000mm，吊耳3的高度≤200mm，整个渗铜工装的总高度≤1200mm；支撑架或吊耳3的厚度为2-20mm，图中示意的支撑架高度为400mm，吊耳3高度为80mm，整个渗铜工装的总高度为550mm，支撑架及吊耳3的板材厚度为8mm。
固定盘1或底盘2优选采用石墨材质，固定盘1或底盘2的厚度为10～50mm，固定盘1或底盘2可以为圆形、方形或长方形，若固定盘1或底盘2为圆形，则固定盘1或底盘2的直径≤1000mm，若固定盘1或底盘2为方形或长方形，则固定盘1或底盘2的对角线长度≤1000mm，图中示意的是固定盘1和底盘2为圆形的情形，固定盘1直径为360mm，厚度为30mm，底盘2为圆形的情况，底盘2直径为360mm，厚度为30mm。
支撑架、吊耳3、吊杆4可以采用难熔金属钨及其合金材料、难熔金属钼及其合金材料材料。
固定盘1与支撑架连接，固定盘1上开设多个第一通孔5，第一通孔的形状没有具体限定，本领域技术人员可以根据金属烧结骨架的形状进行设定，图2-3中示意的是第一通孔5为圆形通孔的情形，图6-7示意的是第一通孔5为矩形通孔的情形，图中第一通孔5的孔径L1根据金属烧结骨架的直径进行确定，一般第一通孔5的孔径L1要比金属烧结骨架直径大约0～5mm，优选的，第一通孔5的孔径L1≤50mm，图中示意第一通孔5的孔径L1为20mm。
底盘2设于固定盘1的下方，底盘2与支撑架连接，底盘2的顶面与固定盘1的底面接触；底盘2的顶面对应第一通孔5的位置开设盲孔9，盲孔9深度为3-45mm，盲孔9的形状与第一通孔5的形状相匹配，图4-5中示意的是盲孔为圆形盲孔的情形，图8-9示意的是盲孔为矩形盲孔的情形，图中盲孔9深度为10mm，盲孔9的孔径L2与第一通孔5的孔径L1满足如下关系：L1≤L2≤1.1L1。
上述固定盘1上的每个第一通孔，以及底盘2上与第一通孔对应的盲孔内固定金属烧结骨架，使得金属烧结骨架在渗铜过程中均匀分布，从而提高了金属烧结骨架渗铜的均匀性以及一致性；并且金属烧结骨架固定牢固，不会出现在金属烧结骨架渗铜过程中掉入渗铜干锅内的情形，从而提高了金属烧结骨架的渗铜的质量以及提高了金属烧结骨架的渗铜效率。
并且，上述固定盘1上的孔采用通孔，便于金属烧结骨架渗铜工序完成后，金属烧结骨架尽量避免黏铜，从而便于金属烧结骨架出炉以及参数测定和后续加工操作；上述底盘2上设置的盲孔，还便于渗铜后期冷却过程中铜液的补充，避免渗铜不均的发生。
上述支撑架包括第一支撑板6-1，第二支撑板6-2(如图10所示)和第三支撑板6-3(如图10所示)；第二支撑板6-2与第一支撑板6-1的一端垂直连接，第三支撑板6-3与第一支撑板6-1的另一端垂直连接。
支撑架与固定盘1的连接关系具体为：固定盘1的一端开设第二通孔7，固定盘1的另一端开设第三通孔8，图2或图6中示意的是圆形固定盘的左侧边缘开设第二通孔7，圆形固定盘的右侧边缘开设第三通孔8；第二支撑板6-2的自由端贯穿第二通孔7，第三支撑板6-3的自由端贯穿第三通孔8，将支撑架与固定盘1连接，需要说明的是，这里所说的第二支撑板6-2的自由端指的是第二支撑板6-2与第一支撑板6-1连接端的对应端，第三支撑板6-3的自由端指的第三支撑板6-3与第一支撑板6-1连接端的对应端。
底盘2与支撑架的连接关系具体为：底盘2的一端开设第四通孔10，底盘2的另一端开设第五通孔11，图4或图8中示意的是圆形底盘的左侧开设第四通孔10，圆形底盘的右侧开设第五通孔11；第二支撑板6-2的自由端贯穿第四通孔10，第三支撑板6-3的自由端贯穿第五通孔11，将底盘2与支撑架连接，这里所说的第二支撑板6-2的自由端以及第三支撑板6-3的自由端如上所述，不再赘述。
吊耳3的底端与支撑架的顶端连接，具体的，第二支撑板6-2的自由端开设第六通孔12，第三支撑板6--3的自由端开设第七通孔13；吊耳3的底端一侧贯穿第六通孔12，吊耳3的底端另一侧贯穿第七通孔13，将吊耳3的底端与支撑架的顶端连接。
吊杆4的底端与吊耳3的顶端连接，具体的，吊耳3的顶端开设第八通孔(图中未示出)，吊杆4的底端开设第九通孔14，采用连接件15将第八通孔和第九通孔14固定连接；具体的，如图11-12所示，吊杆包括连接柱4-1，固定板4-2和U形板4-3，连接柱4-1的底端与固定板4-2的顶端连接，固定板4-2的底端与U形板4-3的封口端连接，U形板4-3的两个侧壁在同一水平线上开设第九通孔14，在将吊杆4与吊耳3连接时，连接件15依次贯穿U形板4-3一端侧壁的第九通孔14，吊耳3顶端的第八通孔以及U形板4-3另一端侧壁的第九通孔14，从而实现将第八通孔和第九通孔14固定连接；连接件15包括但不限于销钉或螺栓。
上述渗铜工装还包括第一凸起16和第二凸起17；第一凸起16与吊耳3的底端一侧垂直连接，第二凸起17与吊耳3的底端另一侧垂直连接，在吊耳3的底端两侧分别设置第一凸起16和第二凸起17，可以对吊耳3相对于第二支撑板6-2和第三支撑板6-3的移动行程进行限位，防止吊耳3与支撑架连接脱离。
上述采用固定盘1上的每个第一通孔，以及底盘2上与第一通孔5对应的盲孔9内固定金属烧结骨架的方案，只能适应金属烧结骨架长度较短的情况，在金属烧结骨架的长度大大长于第一通孔5以及盲孔9孔深加和时，则不适用采用上述方案，为了使得本实施例的金属烧结骨架的渗铜工装同样适用于较长金属烧结骨架的固定，如图13所示，上述第二支撑板6-2和第三支撑板6-3在等高位置设置固定孔，固定孔与第二支撑板6-2和底盘2连接一端的距离根据金属烧结骨架的长度确定，优选的，固定孔与第二支撑板6-2和底盘2连接一端的距离长度与固定盘1的厚度的加和长度不小于金属烧结骨架长度的1/2，固定孔与第三支撑板6-3和底盘2连接一端的距离设定同上述固定孔与第二支撑板和底盘2连接一端的距离设定方案，不再赘述；
在金属烧结骨架长度较长时，将固定盘1向上托起至固定孔的上方位置，然后采用销钉等固定件沿水平方向伸入固定孔一端，并从固定孔的另一端伸出，且固定件与固定孔是拧紧的，不会脱落，进而实现了固定孔对托起的固定盘1的固定，从而实现对较长金属烧结骨架的固定。
为了便于对固定盘2的托起高度进行调节，上述固定孔包括第一阶梯固定孔18，第二阶梯固定孔19和第三阶梯固定孔20，第一阶梯固定孔18、第二阶梯固定孔19及第三阶梯固定孔20的高度依次递增，每个阶梯固定孔的通孔数目可以根据需要设定，图中示意每个阶梯固定孔包括等高设置的两个通孔。
上述渗铜工装的组装及对金属烧结骨架进行固定过程如下：
1)将底盘2的第四通孔10穿过第二支撑板6-2的自由端，将底盘2的第五通孔11穿过第三支撑板6-3的自由端，将底盘2与支撑架连接；
2)将固定盘1的第二通孔7穿过第二支撑板6-2的自由端，将固定盘1的第三通孔8穿过第三支撑板6-3的自由端，将固定盘1放置在底盘2的上方，且实现固定盘1与支撑架的连接；
3)将吊耳3底端一侧穿过第二支撑板6-2自由端的第六通孔12，与第一凸起16连接，吊耳3底端的另一侧穿过第三支撑板6-3自由端的第七通孔13，然后与第二凸起17连接，实现吊耳3与支撑架连接；
4)将吊杆4底端的第九通孔14与吊耳3顶端的第八通孔通过连接件连接，实现吊杆4与吊耳3的连接；
5)根据金属烧结骨架的长度，确定是否需要将固定盘1托起，若不需要，则将金属烧结骨架沿竖直方向对应插入固定盘1的第一通孔5和底盘2对应的盲孔9中，实现对金属烧结骨架的固定，然后将装好料的工装整体装炉进行渗铜过程；
若需要，则将固定盘1向上托起至固定孔的上方位置，采用销钉等固定件对固定盘1固定，将金属烧结骨架沿竖直方向穿过固定盘1上的第一通孔5，对应插入底盘2的盲孔9中，实现对金属烧结骨架的固定，然后将装好料的工装整体装炉进行渗铜过程。
本实施例还提供一种高效均匀性金属渗铜复合材料，采用上述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法制备得到，高效均匀性金属渗铜复合材料包括金属粉末制成的金属骨架，金属骨架中均匀分布铜，金属骨架在整个复合材料中的质量百分比为60～95％；铜在整个复合材料中的质量百分比为5～40％。
下面结合具体示例对上述高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法进行说明：
示例1
高效均匀性金属钨渗铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将市售的原料钨粉(D10粒径为11.470μm，D90粒径为52.422μm，D10-D90粒度范围达到了40.952μm)进行真空烘干，烘干温度为200℃，保温时间为90min，真空度为10-2Pa，得到烘干钨粉末；
(2)将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.2MPa，二次配风的风量为1000m3/小时，进料器的送粉速率为150Kg/小时，分级器的速度值为150r/min，然后得到处理钨粉末(D10粒径为7.826μm，D90粒径为23.400μm，D10-D90的粒度范围缩窄到了15.574μm)；
(3)将处理钨粉末进行冷等静压成型，冷等静压成型压力为200MPa，保压时间为10min，得到钨压坯；
(4)将钨压坯采用纯钨工装分层，放置于高温感应炉的炉内均温区进行烧结，烧结气氛为氢气，烧结过程中，控制烧结温度为2300℃，保温时间为360min，然后得到钨烧结骨架；
(5)采用上述渗铜工装对钨烧结骨架进行固定，然后进行渗铜处理，渗铜处理过程中，渗铜气氛为氢气，渗铜温度保持为1550℃，保温时间为120min，然后得到金属钨渗铜复合材料。
图14为示例1所用市售钨粉的原始形貌图，从图中可以看出：原始钨粉颗粒存在明显的团聚现象，粒度分布不均匀。
图15为示例1所用市售钨粉的粒度分布曲线图，从图中曲线中可以看出：粒度分布曲线不是规则的正态分布曲线，曲线在粗颗粒粒径分布处有不规则凸起，说明粗粒度段的粉末较细粒度段的粉末多，粒度分布是不均匀的；从测试数据看，该粉末的D10粒径为11.470μm，D90为52.422μm，D10-D90的粒度范围很宽，达到了40.952μm。
图16为示例1，将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理后，得到的处理钨粉末的形貌图，从图中可以看出：得到的钨粉粉末颗粒都是分散分布的，已经没有颗粒之间的团聚，且颗粒大小相差不大，粉末粒度分布均匀。
图17为示例1，将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理后，得到的处理钨粉末的粒度分布曲线图，从图中曲线中可以看出：得到的钨粉粒度分布曲线为规则的正态分布曲线，粉末的D10粒径为7.826μm，D90为23.400μm，D10-D90的粒度范围缩窄到了15.574μm。
将图15与图17进行对比，可以看出：粒度处理效果明显，粒度分布范围明显变窄，由原始的40.952μm降至15.574μm。
图18为现有普通工艺得到的钨渗铜复合材料的金相图，从图中可以看出：灰色部分是烧结钨骨架，黑色部分是钨骨架孔隙中填充的铜，图中明显看出，两个颜色的分布存在明显的不均匀性，即钨和铜两相的分布是不均匀的。并且，在不同的区域，黑色连续面积的大小有明显的不同。即钨骨架的孔隙大小存在明显的不均匀性。
图19示例1所得到的钨渗铜复合材料的金相图，从图中可以看出：两个颜色的分布均匀，且不同区域的黑色连续面积大小相对均匀。
将图18和图19进行对比，可以看出：本发明得到的材料钨铜两相的分布均匀性显著提高，即材料的均匀性显著提高。
示例2
高效均匀性金属钼渗铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将市售的原料钼粉(D10粒径为8.326μm，D90粒径为36.523μm，D10-D90的粒度范围达到了28.197μm)进行真空烘干，烘干温度为100℃，保温时间120min，真空度为10-2Pa，得到烘干钼粉末；
(2)将烘干钼粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.25MPa，二次配风的风量为500m3/小时，进料器的送粉速率为40Kg/小时，分级器的速度值为800r/min，然后得到处理钼粉末(D10粒径为2.654μm，D90粒径为9.952μm，D10-D90的粒度范围缩窄到了7.298μm。)；
(3)将处理钼粉末进行冷等静压成型，冷等静压成型压力为150MPa，保压时间为10min，得到钼压坯；
(4)将钼压坯采用纯钼工装分层，放置于高温感应炉的炉内均温区进行烧结，烧结气氛为真空，烧结过程中，控制烧结温度为1500℃，保温时间为180min，然后得到钼烧结骨架；
(5)采用上述渗铜工装对钼烧结骨架进行固定，然后进行渗铜处理，渗铜处理过程中，渗铜气氛为氢气，渗铜温度保持为1450℃，保温时间为240min，然后得到金属钼渗铜复合材料。
示例3
高效均匀性钨钼合金渗铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将市售原料钨粉(D10粒径为11.470μm，D90粒径为52.422μm，D10-D90的粒度范围达到了40.952μm)进行真空烘干，钨粉烘干温度为100℃，保温时间为120min，真空度为10-2Pa，得到烘干钨粉末；
将市售原料钼粉(D10粒径为8.326μm，D90粒径为36.523μm，D10-D90的粒度范围达到了28.197μm)进行真空烘干，钼粉烘干温度为100℃，保温时间为120min，真空度为10-2Pa，得到烘干钼粉末；
(2)将烘干钨粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.1MPa，二次配风的风量为600m3/小时，进料器的送粉速率为50Kg/小时，分级器的速度值为1200r/min，然后得到处理钨粉末(D10粒径为2.635μm，D90粒径为9.331μm，D10-D90的粒度范围缩窄到了6.696μm)；
将烘干钼粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.25MPa，二次配风的风量为500m3/小时，进料器的送粉速率为40Kg/小时，分级器的速度值为800r/min，然后得到处理钼粉末(D10粒径为2.654μm，D90粒径为9.952μm，D10-D90的粒度范围缩窄到了7.298μm)；
(3)采用三维混料机将粒度分布范围宽度为6.696μm的处理钨粉末和粒度分布范围宽度为7.298μm的处理钼粉末混合均匀，钨粉末和钼粉末的质量百分比为70％：30％。混料时间为180min，得到处理的钨钼混合粉末；
(4)将处理的钨钼混合粉末进行冷等静压成型，冷等静压成型压力为200MPa，保压时间为10min，得到钨钼压坯；
(5)将钨钼压坯采用纯钨工装分层，放置于高温感应炉的炉内均温区进行烧结，烧结气氛为惰性气体，烧结过程中，控制烧结温度为2000℃，保温时间为240min，然后得到钨钼合金烧结骨架；
(6)采用上述渗铜工装对钨钼合金烧结骨架进行固定，然后进行渗铜处理，渗铜处理过程中，渗铜气氛为氢气，渗铜温度为1500℃，保温时间为180min，然后得到钨钼合金渗铜复合材料。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (18)

1.一种高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将市售金属粉末进行真空烘干，控制烘干温度为100-200℃，保温时间90-120min，真空度为10-2Pa，得到烘干金属粉末；
S2：将烘干金属粉末进行立式流化床式粉碎与分级处理，处理过程中，保持气密封压力表的压力为0.1-0.25MPa，二次配风的风量为500-1000m3/小时，进料器的送粉速率为40-150Kg/小时，分级器的速度值为150-1200r/min，然后得到处理金属粉末；
S3：将处理金属粉末压制成型，得到金属压坯；
S4：将金属压坯置于炉内进行烧结，烧结过程中，控制烧结温度范围为1500-2300℃，保温时间为180-360min，然后得到金属烧结骨架；
S5：将金属烧结骨架进行渗铜处理，得到金属渗铜复合材料。
2.根据权利要求1所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，压制成型采用冷等静压成型。
3.根据权利要求1所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于尺寸小的棒状金属压坯、板状金属压坯或者异形金属压坯，采用工装分层，放置于炉内均温区内进行烧结。
4.根据权利要求1所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，将金属烧结骨架进行渗铜处理前，根据金属烧结骨架的形状，判断是否需要采用渗铜工装在渗铜处理过程中对金属烧结骨架进行固定；
所述渗铜工装包括支撑架、固定盘和底盘；
所述支撑架与所述固定盘连接，所述固定盘上开设多个第一通孔；
所述底盘设于所述固定盘的下方，所述底盘的顶面与所述固定盘的底面接触；
所述底盘与所述支撑架连接，所述底盘的顶面对应所述第一通孔的位置开设盲孔；
每个所述第一通孔，以及与所述第一通孔对应的盲孔内固定金属烧结骨架。
5.根据权利要求4所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述支撑架包括第一支撑板，第二支撑板和第三支撑板；
所述第二支撑板与所述第一支撑板的一端垂直连接，所述第三支撑板与所述第一支撑板的另一端垂直连接。
6.根据权利要求5所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述固定盘的一端开设第二通孔，所述固定盘的另一端开设第三通孔；
所述第二支撑板的自由端贯穿所述第二通孔，所述第三支撑板的自由端贯穿所述第三通孔，将所述支撑架与所述固定盘连接。
7.根据权利要求6所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述底盘的一端开设第四通孔，所述底盘的另一端开设第五通孔；
所述第二支撑板的自由端贯穿所述第四通孔，所述第三支撑板的自由端贯穿所述第五通孔，将所述底盘与所述支撑架连接。
8.根据权利要求5所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，还包括吊挂组件，所述吊挂组件包括吊耳和吊杆；
所述吊耳的底端与所述支撑架的顶端连接，所述吊杆的底端与所述吊耳的顶端连接。
9.根据权利要求8所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述第二支撑板的自由端开设第六通孔，所述第三支撑板的自由端开设第七通孔；
所述吊耳的底端一侧贯穿所述第六通孔，所述吊耳的底端另一侧贯穿所述第七通孔，将所述吊耳的底端与所述支撑架的顶端连接。
10.根据权利要求8所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述吊耳的顶端开设第八通孔，所述吊杆的底端开设第九通孔，采用连接件将第八通孔和第九通孔固定连接。
11.根据权利要求8所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，还包括第一凸起和第二凸起；
所述第一凸起与所述吊耳的底端一侧垂直连接，所述第二凸起与所述吊耳的底端另一侧垂直连接，对所述吊耳相对于第二支撑板和第三支撑板的移动行程进行限位。
12.根据权利要求4所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一通孔的孔径L1≤50mm，所述盲孔的孔径L2与所述第一通孔的孔径L1满足如下关系：L1≤L2≤1.1L1。
13.根据权利要求5所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述第二支撑板和所述第三支撑板在等高位置设置固定孔，所述固定孔用于固定固定盘。
14.根据权利要求13所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述固定孔包括第一阶梯固定孔，第二阶梯固定孔和第三阶梯固定孔；
所述第二阶梯固定孔的高度高于所述第一阶梯固定孔的高度，所述第二阶梯固定孔的高度小于第三阶梯固定孔的高度。
15.根据权利要求1-14任一项所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉末为钨粉末；
针对钨粉末，所述步骤S3中，冷等静压成型压力为200MPa，保压时间为10min。
16.根据权利要求1-14任一项所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉末为钼粉末；
针对钼粉末，所述步骤S3中，冷等静压成型压力为150MPa，保压时间为10min。
17.根据权利要求1-14任一项所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉末包括钨粉末和钼粉末，钨粉末和钼粉末的重量百分比值X满足：0＜X＜100；
针对金属粉末包括钨粉末和钼粉末的情况，
所述步骤S1中：将所述钨粉末和钼粉末分别进行真空烘干，得到烘干钨粉末和烘干钼粉末；
所述步骤S2中：将烘干钨粉末和烘干钼粉末分别进行立式流化床式粉碎与分级处理，然后得到处理钨粉末和处理钼粉末；
并在所述步骤S3之前，采用三维混料机将处理钨粉末和处理钼粉末混合均匀，混料时间为180min，得到处理的钨钼混合粉末，以处理的钨钼混合粉末执行步骤S3的操作。
18.一种高效均匀性金属渗铜复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-17任一项所述的高效均匀性金属渗铜复合材料的制备方法制备得到，所述高效均匀性金属渗铜复合材料包括金属粉末制成的金属骨架，所述金属骨架中均匀分布铜，金属骨架在整个复合材料中的质量百分比为60～95％；铜在整个复合材料中的质量百分比为5～40％。
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