[发明专利]一种双连续相SiC/Cu复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种双连续相SiC/Cu复合材料的方法，属于无压浸渗技术领域。本发明的双连续相SiC/Cu复合材料的方法，包括以下步骤：将SiC多孔陶瓷和铜基金属作为预浸渗体；然后采用碳化硅砂对预浸渗体进行填埋使预浸渗体的底部和周围分布碳化硅砂，在无氧环境下升温进行无压浸渗，无压浸渗完成后，降温即得双连续相SiC/Cu复合材料。本发明的方法工艺简单，易于实现，且操作过程简单，以碳化硅砂作为模具材料，有助于通过高温无氧条件下无压浸渗提高铜基复合材料力学性能时，避免氧化物砂在高温无氧环境下发生脱氧反应，导致模具坍塌失效；同时还可以减少模具材料跟预浸渗体中SiC多孔陶瓷发生反应。

技术领域

本发明涉及一种双连续相SiC/Cu复合材料的方法，属于无压浸渗技术领域。

背景技术

铜基复合材料(比如SiC/Cu)不仅具有良好的导电导热性、耐蚀性、可加工性等特点，而且价格适中，成为了制备电接触部件、刹车盘的重要材料，广泛应用于电子装备、轨道交通等领域。上述服役环境下，摩擦磨损是铜基复合材料的主要失效形式之一。随着我国电子技术、轨道交通和武器装备等领域的迅猛发展，铜基复合材料元器件的种类和需求量急剧增多，且元器件的服役环境日趋苛刻(向着高功率、高频率、集成化、微型化等方向发展)，使得铜基复合材料不仅需要具备更加良好的导电导热性，而且需要具备更加优异的力学性能和耐磨性能。传统铜基复合材料属于典型的1-3(一维摩擦组元和三维基体)连接型复合材料，弥散在铜合金基体中的增强颗粒无法有效地将电流发热和摩擦产热及时散发，削弱了材料抵抗高温变形和粘着磨损的能力，已不能满足当代材料对结构功能一体化和高效散热的发展需求。

与传统复合材料结构相比较，双连续相复合材料具备3-3型连接特征，使用过程中有利于应力和热量在空间范围内迅速传递和分散，也可有效约束金属基体塑性变形和高温软化，从而在诸多领域被用于制备耐磨部件。双连续相复合材料制备过程中的重要环节是金属熔体往多孔材料里浸渗。常用的金属熔体浸渗方法包括挤压浸渗法、真空压力浸渗法和无压浸渗法。其中无压浸渗无需特殊真空或压力装置，是一种简单易操作，且制备出材料性能优良的工艺方法，受到广泛重视。对于双连续相SiC/铜合金复合材料，在无压浸渗过程中如果采用内部空间大于预浸渗体尺寸的模具，容易造成浸渗金属熔体往四侧流淌流失，且严重影响浸渗效果。另外，由于铜合金的熔点较高，如果采用内部空间与预浸渗体尺寸一致的模具，高温下铜合金与模具之间会发生各种化学、物理和扩散反应，导致材料脱模困难。

目前，已有报道采用改性石英砂对SiC和铝合金预渗体进行填埋，高温下利用改性石英砂形成透气不透液体的模具外壳，该模具外壳内部空间与预浸渗体尺寸一致，能减少金属熔体流失，提高浸渗效率，同时该模具外壳容易拆除。但采用该方法制备铜基复合材料时，改性石英砂形成的模具外壳容易出现坍塌。

发明内容

本发明的目的是提供一种双连续相SiC/Cu复合材料的制备方法，能够解决模具外壳易坍塌的问题。

为了实现以上目的，本发明的双连续相SiC/Cu复合材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种双连续相SiC/Cu复合材料的方法，包括以下步骤：将SiC多孔陶瓷和铜基金属作为预浸渗体；然后采用碳化硅砂对预浸渗体进行填埋使预浸渗体的底部和周围分布碳化硅砂，在无氧环境下升温进行无压浸渗，无压浸渗完成后，降温即得双连续相SiC/Cu复合材料。

本发明的双连续相SiC/Cu复合材料的方法，巧妙地选用碳化硅砂对预浸渗体进行填埋形成一个内部空间与预浸渗体大小一致的简易模具，然后无压浸渗过程中该模具透气不透液，一方面，有利于在金属熔体周围形成无氧环境，另一方面，有效避免了金属熔体从四侧流淌流失，只能在自重作用下渗入到SiC多孔陶瓷中，可在减少待浸渗金属用量的同时促进金属熔体的浸渗效果，从而提高了无氧环境下无压浸渗制备双连续相SiC/Cu复合材料的成本和效率。