[发明专利]一种二硼化钛铜基球形复合材料粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种二硼化钛铜基球形复合材料粉末的制备方法，具体按照如下步骤进行：步骤1：按照原位反应TiB₂增强体生成量设计铜硼、铜钛中间合金配比，采用分离式石墨混合器将两类中间合金分区熔炼。步骤2：通过调整熔炼参数、导流管布局、雾化气体压力等参量，采用超音速环孔型雾化器雾化复合材料熔体，最终得到球形TiB₂/Cu复合材料粉末。本发明能够将大体积复合材料熔体雾化为细小的复合材料粉末，可在粉末微区有效抑制TiB₂颗粒与Cu基体之间的比重偏析，并且获得增强体颗粒均匀弥散分布的均一组织，能够为粉末冶金法制备大尺寸、复杂结构导电铜基材料部件提供高品质原材料，为大尺寸铜基复合材料产业化提供了新的思路。

技术领域

本发明属于颗粒增强金属基复合材料粉末技术领域，具体涉及一种二硼化钛铜基球形复合材料粉末的制备方法。

背景技术

随着我国特高压输变电、轨道交通、集成电路、军事工业等领域重要装备关键核心部件更新换代，对铜基材料强度、传导性、耐磨性及高温稳定性等性能要求愈加苛刻。传统沉淀强化型铜合金虽能够在一定程度上提高强度和电导率匹配极限，但难以满足极端服役条件下高强度、高传导、抗磨损和耐电弧烧蚀需求，因此，铜基材料复合化是实现高强高导多功能的重要途径和发展趋势。

由于TiB₂颗粒具有高熔点、高模量、与铜相近的热膨胀系数、优异的传导性能及高温力学性能等，因此，原位反应TiB₂/Cu复合材料被认为是制备极端服役环境下大尺寸、复杂结构部件极具发展潜力的新型结构功能铜基材料。然而，受比重偏析制约(Cu：8.9g/cm^-3；TiB₂：4.5g/cm^-3)，采用液态成型方法制备大尺寸TiB₂/Cu复合材料面临组织偏析与性能离散两方面难题。而采用粉末冶金方法在原理上能够将大尺寸复合材料成型过程面临的瓶颈约束在粉末微区，但现有复合材料粉末主要通过直接混粉、机械合金化球磨等方法制备，其粉末污染与原位反应不充分等问题突出，难以最终获得高品质复合材料。因此，制备无污染的TiB₂/Cu复合材料粉末，能够为高压电触头、高铁电接触线、集成电路引线框架等苛刻服役环境下导电复合材料制备技术的突破奠定基础；综合来看，目前液态成型方法制备大尺寸TiB₂/Cu复合材料面临的组织偏析与性能均一性不佳，以及TiB₂/Cu复合材料粉末冶金成型过程复合材料粉末缺失的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种二硼化钛铜基球形复合材料粉末的制备方法，解决了目前液态成型方法制备大尺寸TiB₂/Cu复合材料面临的组织偏析与性能均一性不佳，以及TiB₂/Cu复合材料粉末冶金成型过程复合材料粉末缺失的一部分问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种二硼化钛铜基球形复合材料粉末的制备方法，具体按照如下步骤进行：

步骤1：以Ti:B摩尔比为1:2计算中间合金所需Ti和B元素含量，按照原位反应TiB₂增强体生成量为2wt.％～5wt.％设计铜硼、铜钛中间合金配比，然后等质量称量两种中间合金，对两种中间合金进行打磨清洗处理，采用分离式石墨混合器将两种中间合金分区熔炼；得到充分熔化的液相中间合金；

步骤2：雾化制粉：

通过调整熔炼参数、导流管布局、雾化气体压力的参量，并利用底注式浇注混合与紧耦合式气雾化制粉技术相结合，采用超音速环孔型雾化器雾化复合材料熔体，收集得到球形TiB₂/Cu复合材料粉末。

本发明的特点还在于，

步骤1中，打磨清洗处理具体为：用砂纸对中间合金表面进行打磨并用酒精清洗，干燥后待用。