CN114934208B - 一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%~10%，Cr 0.5%~10%，余量为Cu及不可避免杂质；本发明还公开了铜基复合材料的制备方法，该方法包括：一、配料并搅拌混匀；二、高能球磨；三、氢气还原后烧结成型；四、加工和热处理得到铜基复合材料。本发明在铜基体中添加Ta和Cr形成Cr2Ta第二相，有效钉扎晶界和位错、抑制晶粒长大并提供较高的强化效应，使得铜基复合材料具有极其优异的高温组织稳定性和高温力学性能；本发明的合金化方法避免了因元素熔点差异大而难以熔炼的问题，促进形成纳米Cr2Ta第二相，提高了铜基复合材料的抗高温蠕变和高热稳定性。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，特别涉及了一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
高温铜基复合材料是指能在 300℃以上温度下稳定工作的铜合金。高温铜基复合材料目前主要应用于相控阵雷达、大功率高频脉冲磁场、大功率电子器件封装、液氢/液氧火箭发动机内衬、超高压开关触头、电子通信等领域。随着社会的高速发展和技术的不断进步，对高温铜基复合材料提出了更高的要求，即要求其拥有更高的耐热温度和抗高温软化性能。
目前商用高温铜合金主要包括Cu-Ag系、Cu-Ni-Si系、Cu-Cr-Zr系、Cu-Al2O3系和Cu-Cr-Nb系等。按照强化类型分类，Cu-Ag系、Cu-Ni-Si系和Cu-Cr-Zr系属于析出强化铜合金，Cu-Al2O3系和 Cu-Cr-Nb系属于弥散强化铜合金。一般来说，弥散强化铜合金具有更高的高温组织稳定性和高温力学性能。目前综合性能最好的高温铜合金为弥散强化型Cu-Cr-Nb合金，但受制于两个因素导致其广泛应用受到一定限制。一方面，Cu-Cr-Nb 合金中各合金化元素的熔点差异大，合金的熔炼与铸造具有一定的难度；另一方面，Cu-Cr-Nb 合金的高温强度有待进一步提高。整体来看，目前所有的商用高温铜合金均无法在400℃以上长时间稳定服役，因此研发适用于400℃~600℃环境温度服役的高温铜基复合材料成为当下急需解决的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料。该铜基复合材料在铜基体中添加Ta和Cr形成Cr2Ta第二相，能够有效钉扎晶界和位错，从而抑制晶粒长大并提供较高的强化效应，使得铜基复合材料具有极其优异的高温组织稳定性和高温力学性能，以及较高的热导率和电导率，保证了铜基复合材料适用于400℃~600℃环境温度长时间服役。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%~10%，Cr 0.5%~10%，余量为Cu及不可避免杂质。
本发明的铜基复合材料在铜基体中添加Ta和Cr在铜基体中形成Cr2Ta第二相，由于Cr2Ta具有极高的粗化抗性和热稳定性，能够有效钉扎晶界和位错，从而抑制晶粒长大，并提供较高的强化效应，从而使得铜基复合材料具有极其优异的高温组织稳定性和高温力学性能；同时，由于室温下Ta元素和Cr元素在铜基体中固溶度极低，使得铜基复合材料具有较高的热导率和电导率，改善了铜基复合材料的高温性能，保证了铜基复合材料适用于400℃~600℃环境温度长时间服役。
上述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%~3%，Cr 0.5%~3%，余量为Cu及不可避免杂质。该成分组成的铜基复合材料在600℃以下能够保持极高的组织结构和力学性能稳定性。
上述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：3%＜Ta≤7%，3%＜Cr≤7%，余量为Cu及不可避免杂质。该成分组成的铜基复合材料在800℃以下能够保持极高的组织结构和力学性能稳定性。
上述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：7%＜Ta≤10%，7%＜Cr≤10%，余量为Cu及不可避免杂质。该成分组成的铜基复合材料在950℃以下能够保持极高的组织结构和力学性能稳定性。
另外，本发明还公开了一种制备如上述的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，然后进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；
步骤二、将步骤一中得到的混合粉末放置于行星式球磨机中，在惰性气氛保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末进行氢气还原，然后烧结成型，得到铜基复合材料坯体；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体进行加工和热处理，得到铜基复合材料。
本发明先将原料粉末铜粉、钽粉和铬粉搅拌混匀后进行高能球磨，采用机械合金化的方式使得各元素粉末经合金化形成合金粉末，避免了Cu-Ta-Cr合金中因各合金化元素的熔点差异大而难以熔炼的问题，保证了Cu-Ta-Cr合金的顺利制备；同时结合后续还原、烧结成型、加工和热处理工艺调控析出形核析出位点和储存能，使得Cu-Ta-Cr合金中形成纳米第二相且均匀分布，避免了传统方法制备的高温铜合金中微米级第二相的存在，提高了Cu-Ta-Cr合金的组织均匀性，进一步提高了铜基复合材料的抗高温蠕变和高热稳定性。
上述的方法，其特征在于，步骤一所述铜粉的粒径为1μm~150μm，钽粉的粒径为0.05μm~44μm，铬粉的粒径为1μm~48μm。本发明通过控制各原料粉末的粒径，促进了高能球磨的合金化进程，有利于缩短高能球磨时间，且避免引入过多的杂质元素。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述高能球磨的转速为350rpm~500rpm，球料比为10:1~15:1，球磨时间为36h~72h，采用的过程控制剂为乙醇、正庚烷、丙酮或硬脂酸。该高能球磨的工艺参数及控制剂种类保证了原料粉末完全实现合金化，同时避免合金粉末粘连到球磨罐和研磨球上，将高能球磨的出粉率提高至95%以上。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述氢气还原的温度为400℃~800℃，时间为1h~5h。该氢气还原的工艺保证了合金粉末得到充分还原，同时避免了还原后合金粉末的结块和粘连，有利于烧结成型过程的进行。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述烧结成型的方法为热压烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结，其中，所述热压烧结的温度为850℃，压力为35MPa，保温时间为2h，所述放电等离子烧结的温度为900℃，压力为50MPa，保温时间为5min，所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h。通过采用上述热压烧结工艺以获得更加均匀的组织结构，使得铜基复合材料坯体应力低、可加工性好；通过采用上述放电等离子烧结工艺，缩短了烧结成型的时间，在保证烧结致密的情况下避免了铜基复合材料坯体中晶粒的长大；通过采用上述热等静压烧结工艺，降低了烧结温度，有利于提高铜基复合材料坯体的致密度和均匀性，进而保证了铜基复合材料的性能。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述加工和热处理的过程为：将铜基复合材料坯体在800℃~900℃退火1h~3h，然后在700℃~750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为60%~70%，再在600℃~900℃去应力退火3h。上述加工和热处理的过程中铜基复合材料几乎没有边裂，从而获得质量较高且强塑性匹配较好的平直的铜基复合材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的铜基复合材料在铜基体中添加Ta和Cr形成Cr2Ta第二相，能够有效钉扎晶界和位错，从而抑制晶粒长大并提供较高的强化效应，使得铜基复合材料具有极其优异的高温组织稳定性和高温力学性能，改善了铜基复合材料的高温性能，保证了铜基复合材料适用于400℃~600℃环境温度长时间服役。
2、由于室温下Ta元素和Cr元素在铜基体中固溶度极低，本发明的铜基复合材料的铜基体中几乎没有固溶的Cr原子和Ta原子，从而铜基复合材料在具有较高的高温组织稳定性和高温力学性能的同时，还具有较高的热导率和电导率，保证了铜基复合材料的使用性能。
3、本发明采用采用机械合金化的方式制备合金粉末，避免了Cu-Ta-Cr合金中因各合金化元素的熔点差异大而难以熔炼的问题，同时促进了Cu-Ta-Cr合金中形成纳米Cr2Ta第二相并均匀分布，提高了Cu-Ta-Cr合金的组织均匀性，提高了铜基复合材料的抗高温蠕变和高热稳定性。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的轧制态铜基复合材料和退火态铜基复合材料以及对比例1中退火态铜材料的拉伸曲线图。
图2为本发明实施例2制备的合金粉末的扫描电镜图。
图3为本发明实施例2制备的铜基复合材料坯体的金相图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%，Cr 0.5%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为150μm，钽粉的粒径为44μm，铬粉的粒径为48μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量2%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为350rpm，球料比为10:1，球磨时间为72h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行放电等离子烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃，时间为5h；所述放电等离子烧结的温度为900℃，压力为50MPa，保温时间为5min；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火1h，然后在700℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为60%，再在600℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
本实施例中的过程控制剂还可替换为正庚烷、丙酮或硬脂酸。
对比例1
本对比例铜材料的制备过程为：将粒径为150μm铜粉进行放电等离子烧结，得到铜坯体，将铜坯体在900℃退火1h，然后在700℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为60%，再在600℃去应力退火3h，得到铜材料。
图1为本发明实施例1制备的轧制态铜基复合材料和退火态铜基复合材料以及对比例1中退火态铜材料的拉伸曲线图，从图1可知，相较于对比例1中铜材料经退火后的拉伸性能迅速下降，实施例1中轧制态铜基复合材料和退火态铜基复合材料在退火前后的拉伸性能基本保持一致，说明该铜基复合材料具有组织结构和力学性能稳定性，从而具备抗高温蠕变和高热稳定性。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在600℃高温下真空退火500h后，仍能保持其退火前强度的80%以上。
实施例2
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 1%，Cr 1%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为1μm，钽粉的粒径为0.05μm，铬粉的粒径为1μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为500rpm，球料比为15:1，球磨时间为36h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为800℃，时间为1h；所述热压烧结的温度为850℃，压力为35MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在800℃退火3h，然后在750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为60%，再在800℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
图2为本实施例制备的合金粉末的扫描电镜图，从图2可知，该合金粉末由椭球状和圆饼状结构组成，说明经高能球磨后铜粉、钽粉和铬粉均匀混合，并发生了机械合金化。
图3为本实施例制备的铜基复合材料坯体的金相图，从图3可知，该铜基复合材料坯体的基体由两种相组成，其中，近白亮区域为粗晶粒区，暗色区域为细晶粒区，该粗晶粒加细晶粒的基体组织使得铜基复合材料同时具备较高的强度和塑性。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在600℃高温下真空退火500h后，仍能保持其退火前强度的90%以上。
实施例3
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 3%，Cr 3%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为1μm，钽粉的粒径为0.05μm，铬粉的粒径为1μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的正庚烷作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为350rpm，球料比为10:1，球磨时间为60h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在700℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在600℃高温下真空退火500h后，仍能保持其退火前强度的95%以上。
实施例4
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 5%，Cr 5%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为1μm，钽粉的粒径为0.1μm，铬粉的粒径为1μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为400rpm，球料比为15:1，球磨时间为48h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为500℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在700℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在800℃高温下真空退火500h后，仍能保持其退火前强度的90%以上。
实施例5
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 4%，Cr 6%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为1μm，钽粉的粒径为0.05μm，铬粉的粒径为1μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为350rpm，球料比为10:1，球磨时间为60h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在700℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在800℃高温下真空退火500h后，仍能保持其退火前强度的90%以上。
实施例6
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 7%，Cr 7%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为48μm，钽粉的粒径为25μm，铬粉的粒径为25μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为350rpm，球料比为10:1，球磨时间为60h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为500℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在800℃高温下真空退火500 h后，仍能保持其退火前强度的95%以上。
实施例7
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 9%，Cr 9%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为48μm，钽粉的粒径为25μm，铬粉的粒径为25μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为350rpm，球料比为10:1，球磨时间为60h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在950℃高温下真空退火500 h后，仍能保持其退火前强度的90%以上。
实施例8
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料按原子百分比计由以下成分组成：Ta 10%，Cr 10%，余量为Cu及不可避免杂质。
本实施例的抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，并进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；所述铜粉的粒径为75μm，钽粉的粒径为0.05μm，铬粉的粒径为1μm；
步骤二、在手套箱中质量纯度99.999%的氩气气氛下，将步骤一中得到的混合粉末装入不锈钢球磨罐中，并添加混合粉末质量3%的无水乙醇作为过程控制剂，密封后装入行星式球磨机中，在惰性气氛氩气保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；所述高能球磨的转速为400rpm，球料比为15:1，球磨时间为48h；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末放置于管式炉中进行氢气还原，冷却后快速真空封装进行热压烧结，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃，时间为3h；所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体在900℃退火3h，然后在750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为70%，再在900℃去应力退火3h，得到铜基复合材料。
经检测，本实施例制备的铜基复合材料在950℃高温下真空退火500 h后，仍能保持其退火前强度的90%以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%~10%，Cr 0.5%~10%，余量为Cu及不可避免杂质；该铜基复合材料由包括以下步骤的方法制备得到：
步骤一、根据目标产物铜基复合材料的原子百分比组成，分别称重铜粉、钽粉和铬粉，然后进行机械搅拌物理混合均匀，得到混合粉末；
步骤二、将步骤一中得到的混合粉末放置于行星式球磨机中，在惰性气氛保护下进行高能球磨实现机械合金化，得到合金粉末；
步骤三、将步骤二中得到的合金粉末进行氢气还原，然后烧结成型，得到铜基复合材料坯体；所述氢气还原的温度为400℃~800℃，时间为1h~5h；所述烧结成型的方法为热压烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结，其中，所述热压烧结的温度为850℃，压力为35MPa，保温时间为2h，所述放电等离子烧结的温度为900℃，压力为50MPa，保温时间为5min，所述热等静压烧结的温度为750℃，压力为150MPa，保温时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的铜基复合材料坯体进行加工和热处理，得到铜基复合材料；所述加工和热处理的过程为：将铜基复合材料坯体在800℃~900℃退火1h~3h，然后在700℃~750℃下进行热轧，热轧过程中每道次下压量为1mm，轧制变形量为60%~70%，再在600℃~900℃去应力退火3h。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：Ta 0.5%~3%，Cr 0.5%~3%，余量为Cu及不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：3%＜Ta≤7%，3%＜Cr≤7%，余量为Cu及不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，按原子百分比计由以下成分组成：7%＜Ta≤10%，7%＜Cr≤10%，余量为Cu及不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，步骤一所述铜粉的粒径为1μm~150μm，钽粉的粒径为0.05μm~44μm，铬粉的粒径为1μm~48μm。
6.根据权利要求1所述的一种抗高温蠕变高热稳定性的铜基复合材料，其特征在于，步骤二中所述高能球磨的转速为350rpm~500rpm，球料比为10:1~15:1，球磨时间为36h~72h，采用的过程控制剂为乙醇、正庚烷、丙酮或硬脂酸。
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| GR01 | Patent grant | ||
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