[发明专利]一种铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铜基复合材料及其制备方法，该铜基复合材料由30～60重量份的碳化钨与70～40重量份的铜基粘结相粉末通过电子束选区熔化成型得到；以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括7％～25％的镍、0～15％的钴、8％～23％的锰、0～2％的钼、0～0.3％的硅与余量的铜。与现有技术相比，本发明通过控制原材料的成分及用量，并采用电子束选区熔化成型从而能够一次性近净成形得到整体结构的铜基复合材料，并且使得到的铜基复合材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性、较好的冲击韧性和导电导热性。

技术领域

本发明属于金属合金技术领域，尤其涉及一种铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜及其合金在人类发展及生产力提高的漫长历史中起到了举足轻重的作用，随着近代科学技术的迅速发展，铜及其合金以其优异的导电、导热性能，良好的耐腐蚀性能以及加工性能而日益成为工业化过程中不可或缺的金属材料，在人类的生产生活中起到越来越重要的作用。但是铜的硬度、强度较低，耐磨性较差制约了它在工业和军事领域中的应用。

向铜基体中引入增强体可以提高铜材料的室温力学性能和高温力学性能，同时还可尽可能保留铜材料本身优异的导电性和导热性，既保持了铜的优点，又弥补了铜的不足。铜基复合材料具有优良的综合性能、适中的价格和较好的加工性能，是一种在领域有着广阔应用前景的功能材料。

目前，制备这类材料的方法，存在制造工艺比较复杂、性能达不到要求、生产成本偏高等缺点。常用的方法为粉末冶金法，其是将增强体粉末和基体铜合金粉末放在一起混合均匀，然后压制、烧结，形成铜基复合材料。该方法制备的复合材料室温和高温强度及硬度和耐磨性均有明显的提高。粉末冶金法工艺成熟，其特点是设备要求相对较低，便于大批量生产，但制品的致密度较低、孔隙率较高，综合性能相对较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铜基复合材料及其制备方法，该方法制备的铜基复合材料的致密度较高且抗弯强度较高。

本发明提供了一种铜基复合材料，由30～60重量份的碳化钨与70～40重量份的铜基粘结相粉末通过电子束选区熔化成型得到；以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括7％～25％的镍、0～15％的钴、8％～23％的锰、0～2％的钼、0～0.3％的硅与余量的铜。

优选的，以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括7％～25％的镍、0～15％的钴、8％～23％的锰、0～2％的钼、0.1～0.3％的硅与余量的铜。

优选的，以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括7％的镍、13％的锰、0～0.1％的硅与余量的铜。

优选的，以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括15％的镍、15％的钴、10％的锰、0～0.1％的硅与余量的铜。

优选的，以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括23％的镍、23％的锰、0～0.3％的硅与余量的铜。

本发明还提供了一种铜基复合材料的制备方法，包括：

通过计算机建立铜基复合材料的3D模型数据；

将30～60重量份的碳化钨与70～40重量份的铜基粘结相粉末混合，在保护气氛中，根据3D模型数据进行铺粉，然后采用电子束扫描选区烧结成型，得到铜基复合材料；以质量百分数计，所述铜基粘结相粉体包括7％～25％的镍、0～15％的钴、8％～23％的锰、0～2％的钼、0.1％～0.3％的硅与余量的铜。

优选的，所述电子束扫描选区烧结的电子束功率为1000～1200W；所述电子束扫描选区烧结的电子束束斑宽度为0.1～0.3mm。

优选的，所述电子束扫描选区烧结的线扫描速度为25～30mmm/s。

优选的，所述电子束扫描选区烧结的分层厚度为0.08～0.15mm。