[发明专利]一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料的制备方法，具体为：分别称取Cu粉、Ti粉、B粉，首先将Ti粉与部分Cu粉球磨为复合粉末，然后对复合粉末与B粉和剩余的Cu粉进行机械混粉，混合均匀；混合均匀的粉末冷压成型，得到压坯；对压坯进行热压烧结，随炉冷却至室温，即得到TiB₂增强铜基复合材料。本发明还公开了采用上述方法制备得到的复合材料。本发明制备的二硼化钛/铜复合材料中，TiB₂增强体在基体中呈非均匀分布状态，其微观组织结构为增强体富集区和贫化区两种组织的混合状态，使得复合材料保持较高导电率的同时，增强了复合材料的强度和韧性。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料，本发明还涉及上述非均匀结构二硼化钛/铜复合材料的制备方法。

背景技术

金属基复合材料中增强体的分布状态是影响金属基复合材料性能的重要因素，通常认为均匀弥散分布的增强体有利于提高复合材料的强度。然而，对于铜基复合材料，其力学性能和导电性能的匹配成为衡量此类材料性能的综合指标。作为电工材料应用的铜基复合材料要求其具有高强度的同时，应具有更好的韧性和导电性能。因此，传统的均匀弥散铜基复合材料难以同时满足以上性能要求。

研究表明，具有非均匀结构的金属基复合材料可以达到强度和韧性同时提高的效果。此外，相对于均匀弥散结构，具有非均匀结构的铜基复合材料具有更高的导电率。因此，通过控制铜基复合材料中增强体的非均匀分布状态，有利于发掘颗粒增强铜基复合材料的潜力，进而实现复合材料综合性能的优化配置。

发明内容

本发明的目的是提供一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料的制备方法，以提高铜基复合材料的韧性和导电性能。

本发明的另一目的是提供一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料。

本发明所采用的技术方案是，一种非均匀结构二硼化钛/铜复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，分别称取Cu粉、Ti粉、B粉，首先将Ti粉与部分Cu粉球磨为复合粉末，然后对复合粉末与B粉和剩余的Cu粉进行机械混粉，混合均匀；

步骤2，将步骤1混合均匀的粉末冷压成型，得到压坯；

步骤3，对步骤2得到的压坯进行热压烧结，随炉冷却至室温，即得到TiB₂增强铜基复合材料。

本发明特点还在于，

步骤1中Cu粉、Ti粉、B粉的质量比为97～98:1.38～2.07:0.62～0.93。

步骤1中球磨中Cu粉的用量为其总量的10～90wt.％。

步骤1中球磨参数为：球磨时间为6～12h，转速为300～400rpm，球料比为10～20:1。

步骤1中机械混粉采用振动式混粉机，混粉过程中振动频率为30～60Hz，混粉时间为5～10h。

步骤1中机械混粉过程中，粉末质量是所用磨球质量的3～5倍。

步骤2中冷压成型的压制压力为300～400Mpa，保压时间为25～35s。

步骤3中热压烧结具体为：首先以20℃/min的速度升温至900～950℃，保温20～40min，随后再以10℃/min升温至1000～1060℃，在25～30Mpa的压力下保温1～2h。

步骤3中TiB₂增强铜基复合材料中，TiB₂增强体在基体中呈非均匀分布状态，其微观组织结构为增强体富集区和贫化区两种组织的混合状态。

本发明所采用的另一技术方案是，采用上述方法制备得到的非均匀结构二硼化钛/铜复合材料。