[发明专利]一种原位搅拌法制备铜基自润滑材料的方法

摘要

一种原位搅拌法制备铜基自润滑材料的方法，属于高性能材料技术领域，具体是在加热炉中采用搅拌的方式使铜基熔体形成漩涡流，将形成增强相或润滑相的原料喷吹加入铜基熔体，在漩涡流作用下形成增强相或润滑相的原料与铜基熔体原位生成增强相及润滑相并被卷带到铜基熔体中，再通过偏心搅拌和速冷凝固的方式使增强相和润滑相在铜基体中高度均匀弥散分布。本方法通过原位生成的方式简化铜基自润滑材料的制备过程，改善第二相与基体界面结合力，通过偏心搅拌和控制凝固等手段实现增强相和润滑相高度弥散分布的自润滑铜基合金材料。

主权项

一种原位搅拌法制备铜基自润滑材料的方法，其特征在于，按以下步骤进行：步骤1.铜基熔体离心化：(1)铜基熔体制备：取纯铜或纯铜与Cu‑Mo合金混合物料，加热熔化，加热温度为1100～1300℃，形成铜基熔体；(2)搅拌：通过中心搅拌，搅拌速度为100～400rpm，使得铜基熔体形成离心漩涡流；步骤2.原位反应：(1)备料：按以下四种方式中任意一种，取增强相原料与润滑相原料，混合均匀后，形成混合原料：(a)当铜基熔体为纯铜熔化形成的铜基熔体、喷吹载气为氩气时：增强相原料为Al粉，润滑相原料为B2O3和TiO2，其中，按摩尔比，Al粉：B2O3：TiO2＝(6～8)：(1～3)：(2～3)，按重量百分比，(Al粉+B2O3+TiO2)：0.1～10wt％，余量为纯铜；(b)当铜基熔体为纯铜熔化形成的铜基熔体、喷吹载气为氮气时：增强相原料为Al粉，润滑相原料为B2O3；其中，按摩尔比，Al粉：B2O3＝(2～3)：(1～2)，按重量百分比，(Al粉+B2O3)：0.1～10wt％，余量为纯铜；(c)当铜基熔体为纯铜与Cu‑Mo合金混合物料熔化形成的铜基熔体、喷吹载气为氩气时：增强相原料为Al粉，润滑相原料为Cu2S或FeS中的一种、B2O3和TiO2；其中，按摩尔比，Al粉：B2O3：TiO2＝(6～8)：(1～3)：(2～3)，按重量百分比，(Al粉+B2O3+TiO2)：0.1～10wt％，Cu2S或FeS：1～5wt％，Cu‑Mo合金：1～5wt％，余量为纯铜；(d)当铜基熔体为纯铜与Cu‑Mo合金混合物料熔化形成的铜基熔体、喷吹载气为氮气时：增强相原料为Al粉，润滑相原料为Cu2S或FeS中的一种，以及B2O3；其中，按摩尔比，Al粉：B2O3＝(2～3)：(1～2)，按重量百分比，(Al粉+B2O3)：0.1～10wt％，Cu2S或FeS：1～5wt％，Cu‑Mo合金：1～5wt％，余量为纯铜；(2)喷吹加料：向铜基熔体离心漩涡流中喷吹加入混合原料，发生原位反应，生成增强相与润滑相，形成混合后的铜基熔体；步骤3.偏心均匀弥散：调整搅拌桨位置，对混合后的铜基熔体进行偏心搅拌，形成均匀弥散后的铜基熔体；其中，搅拌速度为50～200rpm，搅拌时间为5～60min；步骤4.速冷凝固：停止搅拌，将均匀弥散后的铜基熔体速冷凝固，制得铜基自润滑材料。