[发明专利]一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiB₂颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法。该铜基复合材料由TiB₂、镀铜碳纳米管、铜粉制成，其中，TiB₂和镀铜碳纳米管在原料中的体积百分比之和不大于10％。本发明提供的铜基复合材料，采用TiB₂颗粒和镀铜碳纳米管对铜基体进行混合增强改性，TiB₂颗粒、镀铜碳纳米管两种组元分别以颗粒、晶须两种形态存在于铜基体中，在充分发挥两种增强体自身物性参数的基础上，利用两者在铜基体中占位的不同，可以实现两种增强体之间的优势互补和耦合效应，从而达到协同增强基体，提高铜基复合材料综合性能的目的。

技术领域

本发明属于铜基复合材料领域，具体涉及一种TiB₂颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国交通、电力等行业的快速发展和技术水平的不断提高，对高强高导铜合金材料的特性提出了更高的需求，如导电接触的触头材料、铜合金耐磨损件和电刷等。常用的析出强化型铜合金(如Cu-Cr和Cu-Zr合金等)，它们的高强度和高电导率是依靠热处理后沉淀析出的细小弥散相对铜基体的强化获得的。但是，当服役温度超过该类合金沉淀热处理的温度(450-500℃)时，己析出的弥散强化合金元素不断向铜中固溶造成晶粒长大，致使铜的强度、导电导热性都将大幅度下降，使用寿命急剧下降。

申请公布号为CN102628115A的专利公开了一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其是以质量分数为0.5％～10％的碳纳米管、85％～99.4％的铜粉和0.1％～5％的助剂为原料，经球磨、还原退火、压制成型、真空烧结工序制备碳纳米管增强的铜基复合材料。

目前，关于铜基复合材料的研究多集中在单一组元、单一形貌对铜基体的改性，基于单一增强体本身的物性参数限制，现有铜基复合材料的导电性、力学性能等综合性能均有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiB₂颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，从而解决现有铜基复合材料的综合性能差的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述铜基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种TiB₂颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，由TiB₂、镀铜碳纳米管、铜粉制成，其中，TiB₂和镀铜碳纳米管在原料中的体积百分比之和不大于 10％。

本发明提供的铜基复合材料，采用TiB₂颗粒和镀铜碳纳米管对铜基体进行混合增强改性，TiB₂颗粒、镀铜碳纳米管两种组元分别以颗粒、晶须两种形态存在于铜基体中，在充分发挥两种增强体自身物性参数的基础上，利用两者在铜基体中占位的不同，可以实现两种增强体之间的优势互补和耦合效应，从而达到协同增强基体，提高铜基复合材料综合性能的目的。

TiB₂与镀铜碳纳米管的体积比为(1～4):(1～4)。TiB₂颗粒与镀铜碳纳米管的配比在上述范围内，可以具有更好的导电性和力学性能。

TiB₂为粒径在100nm～100μm的粉料。镀铜碳纳米管的长径比20～500。铜粉的粒径为50μm～100μm。优选上述规格的原料，有利于原料混料并容易获得性能更好的铜基复合材料。

上述TiB₂颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将TiB₂颗粒、镀铜碳纳米管和铜粉混合后，真空热压烧结，即得。

本发明的铜基复合材料的制备方法，工艺简单、可操作性好，所得铜基复合材料具有较高的组织致密度、界面结合性能和力学性能。