[发明专利]一种用WCr合金粉末制造CuWCr复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种制造CuWCr复合材料的方法，尤其涉及一种用WCr合金粉末来制造CuWCr复合材料的方法。

背景技术

目前制备CuWCr复合材料的方法有粉末冶金法和烧结熔渗法，这两种方法都是用W粉和Cr粉直接制备CuWCr复合材料。粉末冶金法的缺点一是铬粉还原温度低，还原不充分，导致材料含氧量高；再则粉末冶金法制造钨铬-铜复合材料的密度低，材料中孔隙多，影响材料的硬度及导电率。烧结熔渗法制备的CuWCr复合材料的显微组织中有独立的铬相或钨相存在，降低了材料的耐电压强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用WCr合金粉末制造CuWCr复合材料的方法，该方法制备得到的CuWCr复合材料的组织均匀、性能优良。

本发明所采用的技术方案为，用WCr合金粉末制造CuWCr复合材料的方法，该方法按以下步骤进行，

a.按所需材料的配比将钨、铬粉末在球磨机中球磨，使其完全合金化，形成钨铬合金粉末；

b.将上步得到的钨铬合金粉末经过模压或冷等静压制成坯料，坯料的孔隙率按所需材料中铜的成份要求来控制；

c.将上步压制好的坯料置入烧结炉内，在还原性气氛下或真空度大于10^-2Pa的真空环境下升温至1100℃～1500℃，升温速度不大于25℃/分，烧结90分钟～180分钟，使其烧结成骨架；

d.将上步烧结还原后的坯料冷却后取出，按所需材料的含量比例添加铜块，将添加铜后的坯料放置在烧结炉中，在还原气氛或真空度大于10^-2Pa真空环境下，升温到1280℃～1350℃时熔渗铜60～90分钟，冷却后出炉，即制备得到CuWCr复合材料。

与现有技术对比，本发明用WCr合金粉末制备CuWCr复合材料的方法，工艺易于控制，材料组织与性能稳定，制备的复合材料的显微组织是以CrW固溶体为骨架，以CrCu合金为基体，具有很高的耐电压强度，低的截流值，长的燃弧时间及良好的电弧稳定性。

附图说明

图1是本发明方法制备得到的CuWCr的组织形貌，其中，a是9wt％Cr材料，b是12.5wt％Cr材料，c是20wt％Cr材料，d是20wt％Cr(x600)材料；

图2是现有技术烧结熔渗法制备的CuWCr的组织形貌，其中，a是9wt％Cr材料，b是12.5wt％Cr材料，c是20wt％Cr材料，d是20wt％Cr(x600)材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明将钨粉及铬粉采用传统的粉末冶金的方法制造复合材料的方法，改为将钨粉和铬粉制成完全合金化的超细的合金粉末，再利用该合金粉末，制造以连续的CrW固溶体为骨架，以CrCu合金为基体的复合材料。具体按以下步骤进行，

首先，制备得到钨铬合金粉末，

本发明给出了以下一种钨铬合金粉末的制备方法，

将钨粉、铬粉按所需比例配制，放入球磨罐中，在球磨罐中，按钨粉、铬粉总质量的2～5％添加过程控制剂，按钨粉、铬粉总质量的50倍～100倍加入磨球，过程控制剂采用易挥发性有机溶剂中的一种或几种的组合，常选用无水乙醇或丙酮，磨球可以是不同大小及比例的硬质合金球、玛瑙球、不锈钢球中的一种或几种，球磨罐选用尼龙或不锈钢材质；在球磨罐中充入保护气体或抽真空，打开球磨罐的循环冷却水，开始球磨，球磨时间为60～100小时，直至形成完全固溶体，球磨结束，静置，待球料充分冷却后取出粉末，即成。

然后，将钨铬合金粉末压制成坯料，压制过程中按所需材料中铜的成份要求来控制坯料的孔隙率，并将坯料还原烧结成骨架；

最后，将上步烧结还原后的坯料冷却后取出，按所需材料的含量比例添加铜块，在还原气氛或真空环境下熔渗铜，冷却后出炉，即制备得到CuWCr复合材料。

实施例1

将钨粉50％、铬粉50％放入球磨机中，在球磨罐中按钨粉、铬粉总质量的2％添加无水乙醇、按钨粉、铬粉总质量的50倍添加硬质合金磨球；用氮气将球磨罐中的空气排除，并将球磨罐中密封，打开球磨罐的循环冷却水，球磨100小时；球磨结束，静置冷却后，取出粉料，得到完全合金化的钨铬合金粉末。

将钨铬合金粉末模压成坯料，按所需材料中铜的成份要求将坯料的孔隙率控制为10％，将压制好的坯料置入氢气烧结炉内，按15℃/分的速度升温至1100℃，烧结180分钟，使其烧结成骨架；