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一种制备复合材料的方法

阅读:548发布:2023-01-24

专利汇可以提供一种制备复合材料的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种制备 铝 铜 基 复合材料 的方法,按以下步骤进行:(1)将钨精矿 粉碎 至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;(2)将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和 碳 粉混合制成原始 合金 粉末;(3)将钨精矿粉和原始合金粉末在 球磨机 中球磨混合获得混合粉末;(4)将混合粉末材料压制成坯,在大气下发射高能 激光束 点燃压坯表面,引发压坯自蔓延 烧结 。本 发明 采用激光点燃燃烧合成Al-Cu基铝热反应原位自生WC,并利用掺杂物相进行燃烧蔓延速度控制,同时有效的避免了增强相颗粒表面污染,省去了复杂的工序,加工周期短,成本低,节省 能源 。,下面是一种制备复合材料的方法专利的具体信息内容。

1.一种制备复合材料的方法,其特征在于按以下步骤进行:
(1)将钨精矿粉碎至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;
(2)将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和粉混合制成原始合金粉末,混合比例按重量比为铝粉∶铜粉∶碳粉=100∶20~40∶5~7;
(3)将钨精矿粉和原始合金粉末在球磨机中球磨混合4~8小时,球磨速度为100~
200rpm,钨精矿与合金粉末的混合比例按重量比为合金粉末∶钨精矿粉=100∶6~8,获得混合粉末;
(4)将混合粉末材料以50~70KN压压制成厚度为15~25mm的压坯,然后在大气下采用CO2激光加工机发射高能激光束点燃压坯表面,引发压坯自蔓延烧结,生成铝铜基复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备铝铜基复合材料的方法,其特征在于自蔓延烧结的反应速度为1~2mm/s。

说明书全文

一种制备复合材料的方法

技术领域

[0001] 本发明属于材料技术领域,特别涉及一种制备铝铜基复合材料的方法。

背景技术

[0002] 目前,制备复合材料通常采用的制备方法是粉末冶金法和铸造法,这样在制备过程中都经历了增强相的外加混合过程,而这一过程不可避免地会存在—定程度的颗粒表面污染,如化合、化、油污等,并且颗粒增强相大都是第二相硬质点,颗粒比较粗大,因而存在界面结合问题,并存在着增强相加入的困难(尤其是微细粒子在基体内均匀、弥散分布)及工艺复杂、成本昂贵和增强体易偏聚等缺点,从而影响颗粒与基体的界面结合和材料的整体综合学性能,如复合材料的硬度、耐磨性等。
[0003] 激光燃烧合成技术是近年来发展起来的引起材料界和工程界广泛重视的新的材料合成与复合技术,这种方法避免了常规材料复合方法中的颗粒界面污染问题.所以成为合成与制备金属陶瓷复合材料的重要方向之一;其制造工艺过程包括:金属粉末混合均匀→压制成型→激光燃烧合成。由于金属粉末通过激光燃烧合成得到金属的形坯件往往硬度和耐磨性低,不能直接应用于实际生产需求;因此混粉时加入一定的合金元素,通过燃烧合成使基材料内部原位生成增强相,与基体一起构成复合材料。然而在许多情况下,需要加入WC等硬质相进行强化,而用传统的工艺从黑钨精矿或白钨精矿生产化钨,通常必须经过仲钨酸铵生产、钨粉制备和碳化等许多工序,生产成本高,工艺冗长。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对上述燃烧合成复合材料制备工艺上的问题,提供一种制备铝铜基复合材料的方法,在简化工序的同时,获得硬度高韧性好,表面耐磨性高的复合材料。
[0005] 本发明的方法按以下步骤进行:1、将钨精矿粉碎至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;
2、将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和碳粉混合制成原始合金粉末,混合比例按重量比为铝粉∶铜粉∶碳粉=100∶20~40∶5~7;
3、将钨精矿粉和原始合金粉末在球磨机中球磨混合4~8小时,球磨速度为100~200rpm,钨精矿与合金粉末的混合比例按重量比为合金粉末∶钨精矿粉=100∶6~8,获得混合粉末;
4、将混合粉末材料以50~70KN压力压制成厚度为15~25mm的压坯,然后在大气下采用CO2激光加工机发射高能激光束点燃压坯表面,引发压坯自蔓延烧结,生成铝铜基复合材料。
[0006] 上述方法中,自蔓延烧结的反应速度为1~2mm/s。
[0007] 上述方法获得的铝铜基复合材料平均硬度值为360~410HK,相对耐磨性1.7~2.6。
[0008] 上述方法获得的铝铜基复合材料的组织物相由AlCu金属间化合物+WC及Al2O3陶瓷相+Al及Cu的固溶体物相组成;颗粒强化相的面积百分数为4.7~6.7%。
[0009] 本发明采用激光点燃燃烧合成Al-Cu基铝热反应原位自生WC,并利用掺杂物相进行燃烧蔓延速度控制,同时有效的避免了增强相颗粒表面污染,省去了复杂的工序,加工周期短,成本低,节省能源;制备的复合材料具有硬度高,韧性好,表面耐磨性高的优点。

具体实施方式

[0010] 本发明实施例中自蔓延烧结的反应速度为1~2mm/s。
[0011] 本发明实施例中铝铜基复合材料平均硬度值为360~410HK,相对耐磨性1.7~2.6。
[0012] 本发明实施例中铝铜基复合材料的组织物相由AlCu金属间化合物+WC及Al2O3陶瓷相+Al及Cu的固溶体物相组成;颗粒强化相的面积百分数为4.7~6.7%。
[0013] 实施例1将钨精矿粉碎至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;
将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和碳粉混合制成原始合金粉末,混合比例按重量比为铝粉∶铜粉∶碳粉=100∶20∶7;
将钨精矿粉和原始合金粉末在球磨机中球磨混合4小时,球磨速度为200rpm,钨精矿与合金粉末的混合比例按重量比为合金粉末∶钨精矿粉=100∶6,获得混合粉末;
将混合粉末材料以70KN压力压制成厚度为15mm的压坯,然后在大气下采用CO2激光加工机发射高能激光束点燃压坯表面,引发压坯自蔓延烧结,生成铝铜基复合材料。
[0014] 实施例2将钨精矿粉碎至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;
将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和碳粉混合制成原始合金粉末,混合比例按重量比为铝粉∶铜粉∶碳粉=100∶30∶6;
将钨精矿粉和原始合金粉末在球磨机中球磨混合6小时,球磨速度为150rpm,钨精矿与合金粉末的混合比例按重量比为合金粉末∶钨精矿粉=100∶7,获得混合粉末;
将混合粉末材料以60KN压力压制成厚度为20mm的压坯,然后在大气下采用CO2激光加工机发射高能激光束点燃压坯表面,引发压坯自蔓延烧结,生成铝铜基复合材料。
[0015] 实施例3将钨精矿粉碎至粒度在100目以下,获得钨精矿粉;
将粒度为200目以下的铝粉、铜粉和碳粉混合制成原始合金粉末,混合比例按重量比为铝粉∶铜粉∶碳粉=100∶40∶5;
将钨精矿粉和原始合金粉末在球磨机中球磨混合8小时,球磨速度为100rpm,钨精矿与合金粉末的混合比例按重量比为合金粉末∶钨精矿粉=100∶8,获得混合粉末;
将混合粉末材料以50KN压力压制成厚度为25mm的压坯,然后在大气下采用CO2激光加工机发射高能激光束点燃压坯表面,引发压坯自蔓延烧结,生成铝铜基复合材料。
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