[发明专利]一种新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料及其制备方法

说明书

本发明第一方面提供了一种新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料，包括第一区和第二区，在所述第一区与所述第二区之间设有梯度区间；本发明第二方面提供了上述新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将铜锡合金粉末与铝合金粉末分别放至新型梯度激光制造设备的储粉缸的两个腔室中，S2、移动储粉缸下方的出料口，使得铜锡合金粉末与铝合金粉末按比例复配落入至混粉器中，S3、混粉器关闭，将步骤S2中所得铜锡合金粉末与铝合金粉末的混合物进行混合，S4、混合器打开，将混合后的混合物移至铺粉器中，S5、激光扫描阵镜向铺粉器上发射激光束将混合物熔化。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体而言，涉及一种新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料及其制备方法。

背景技术

功能梯度材料是一种在成分、结构和性能方面沿特定方向呈连续性变化的新型材料，其可以使单一零件在不同部位满足不同的性能要求。随着航空航天，能源，电气等领域的发展，对材料性能的要求越来越高，在一些应用情况下，零件只有某一部分暴露在腐蚀环境下或只需一部分具有特殊性能，功能梯度材料就可以满足这样的要求。

铜锡合金具有良好的形状记忆效应和优良的导电性能，有着非常良好的工程应用前景，它已广泛应用于电机、继电器以及电气化铁道运输接触网等领域；铝合金具有密度小、比强度高、流动性好及易成形等优点,其导电系数虽然只有铜的3/5，但比重不及铜的1/3。在电气行业中，由于铝合金密度小且经济便宜，多用于设备之间的连接导线，而设备中引出的导线一般为铜导线，所以就需要铜铝复合板作为连接铜和铝导线的过渡板。

铜铝复合板的传统制备方法有爆炸复合法、轧制复合法、挤压-轧制复合法和铸轧复合法等。首先，这些方法对坯料的表面质量要求较高,处理工序较多,从坯料到成品的总加工效率很低；其次，以上工艺制造出的铜铝复合板界面结合强度通常较低,且界面间存在较大的加工硬化作用,往往需要进行多次热处理退火，极大地降低了生产效率；并且由于存在明显的界面，这些工艺制造出的产品防电化学腐蚀的性能均较差。所以这些方法均存在工艺流程长，生产成本高，环境负担大和成材率低等问题。所以制备铜铝功能梯度材料是解决以上问题的新方法。

铜铝功能梯度材料是通过各种复合技术将性能不同的铜和铝复合为一体而制备的一种新型材料。与单一材料相比，铜铝功能梯度材料综合了铜的高导电、高导热，以及铝的质轻、易焊接、低成本等优点。目前，关于铜铝功能梯度材料的研究，主要围绕制备工艺、组织与性能演变规律及界面相关问题开展。其中，界面相关问题包括界面冶金结合的形成，界面金属间化合物的形成、演变与控制，界面组织结构与复合材料的力学、导电、导热和耐蚀等性能之间的关系等，这些始终是铜铝功能梯度材料研究的关键科学问题。制备铜铝功能梯度材料的主要难点有两方面：(1)铜、铝两种材料均易氧化，且形成的氧化膜难以去除；(2)界面极易形成硬脆的金属间化合物，危害铜铝功能梯度材料的耐蚀性能和导电性能。

功能梯度材料的传统制备方法包括物理或化学气相沉积法、等离子喷涂法和自蔓延高温合成法等，但以上这些方法存在制造效率较低、材料结合强度不高和致密度较差等问题。而且利用以上方法制造出的功能梯度材料在复杂或极端的工作环境中可能会因过渡区材料成分变化不连续而导致分层失效等问题。因此，急需开发出大尺寸梯度区间，且梯度区间内不存在界面分层的高性能新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料。

申请内容

本发明的目的在于提供一种新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料，并且同时提供了其制备方法，该连续功能梯度材料具有连续平滑过渡无界面的特点。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供了一种新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料，包括第一区和第二区，在所述第一区与所述第二区之间设有梯度区间。

本发明第二方面提供了上述新型铜锡合金与铝合金连续功能梯度材料的制备方法，包括如下步骤：