一种具有优异力学性能的Cu-(WC-Y2O3)复合材料制备方法

摘要

本发明公开了一种具有优异力学性能的Cu‑(WC‑Y2O3)复合材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(一)预制粉；(二)煅烧还原；(三)终制粉；(四)烧结。本发明通过球磨工艺和放电等离子烧结，将WC与Y2O3这两种高硬度颗粒添加到铜基体内得到WC‑Y2O3均匀分布的Cu‑(WC‑Y2O3)复合材料，通过WC‑Y2O3均匀分布产生的弥散强化作用，细化铜晶粒，提高铜合金的硬度，高达112～132HV，使其具有更加优异的力学性能。在各种使用条件下，可以提高铜合金的使用寿命，减少因铜合金硬度强度不足带来的风险。

说明书

技术领域

本发明属于高强高导用铜合金复合材料领域，具体涉及一种具有优异力学性能的Cu-(WC-Y

背景技术

金属基复合材料是指利用复合技术将多种性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料。由于铜及其合金具有良好的导电、导热、耐蚀以及便于机械加工等特点可以应用于集成电路的引线框架，电接触材料，大功率电子管支架等自冷导热材料等。

由于铜及其合金具有良好的导电、导热、弹性、耐蚀、装饰性以及便于机械加工、无磁性和成分低等特点，因此广泛用于电子工业，与我国经济和尖端技术的发展关系密切，随着高科技的突飞猛进，特别是微电子和真空电子器件的日益发展，传统的铜合金逐渐无法满足人们的要求，主要表现在铜合金的低强度低硬度，于是要求研究一种新的方法提高铜合金的力学性能。机械合金化法是制取弥散粉末比较简单、成本较低的一种方法，其工艺参数易控制。弥散强化材料中可用的弥散相粒子有很多，其共性是：与基体互不相溶，有较高的强度和硬度，在高温下有较好的稳定性，不与基体发生反应，它们通常是一些氧化物、碳化物。

发明内容

本发明旨在提供一种具有优异综合性能的Cu-(WC-Y

本发明的具有优异综合性能的Cu-(WC-Y

本发明的一种具有优异力学性能的Cu-(WC-Y

(一)预制粉

(1)将硝酸钇(Y(NO

(2)将草酸(C

(3)将步骤(2)获得的前驱体在研钵中充分研磨，得到前驱体粉末。

(二)煅烧还原

将上述前驱体粉末放入高温管式炉中，在氢气气氛下进行煅烧还原得到W-Y

(三)终制粉

(1)将上述还原得到的W-Y

(2)再将含有10-15％wt(WC-Y

(四)烧结

(1)将步骤(三)得到的Cu-(WC-Y

(2)再升温至900℃并保温5min，保温结束后降温至室温，即得到Cu-(WC-Y

所述步骤(一)中硝酸钇(Y(NO

所述步骤(一)中硝酸钇、三乙醇胺和草酸的添加量分别为偏钨酸铵质量的0.3％-0.5％、4％-6％、38.9％。

所述步骤(二)中高温管式炉型号为GSL-1700X，还原加热温度为550℃～600℃，升温速率为10℃/min，降温速率为10℃/min。

所述步骤(三)中铜粉纯度为99.5％，粒度为20μm，购于成都科太隆合金有限公司。

所述步骤(三)中真空手套箱型号为ZKX。

所述步骤(三)中行星式球磨机为QM-QX4全方位行星式球磨机，球料比10:1，球磨转速(自转速度)300～400rpm，球磨时间为10～30小时。

所述步骤(四)中石墨模具直径为20mm。

所述步骤(四)中升温速率为100℃/min，降温速率为100℃/min。

所述步骤(四)中烧结时预压力为10MPa，最高压力为50MPa。

本发明的有益效果：本发明通过球磨工艺和放电等离子烧结，将WC与Y

附图说明

图1是4500倍下Cu-(WC-Y

图2是60000倍下Cu-(WC-Y

图3是Cu-(WC-Y

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例中的Cu-(WC-Y

本实施例中的Cu-(WC-Y

1.预制粉：首先将纯度均为99％的硝酸钇(Y(NO

2.煅烧还原：将前驱体粉末然后放入高温管式炉中，在氢气气氛下进行煅烧还原，在还原过程中，将温度升至550℃，保温100分钟，得到W-Y

3.终制粉：将还原得到的W-Y

4.烧结：将上述得到的Cu-(WC-Y

实施例2：

本实施例中的Cu-(WC-Y

本实施例中的Cu-(WC-Y

1.预制粉：首先将纯度均为99％的硝酸钇(Y(NO

2.煅烧还原：将前驱体粉末然后放入高温管式炉中，在氢气气氛下进行煅烧还原，在还原过程中，将温度升至580℃，保温100分钟，得到W-Y

3.终制粉：将还原得到的W-Y

4.烧结：将上述得到的Cu-(WC-Y

实施例3：

本实施例中的Cu-(WC-Y

本实施例中的Cu-(WC-Y

1.预制粉：首先将纯度均为99％的硝酸钇(Y(NO

2.煅烧还原：将前驱体粉末然后放入高温管式炉中，在氢气气氛下进行煅烧还原，在还原过程中，将温度升至600℃，保温100分钟，得到W-Y

3.终制粉：将还原得到的W-Y

4.烧结：将上述得到的Cu-(WC-Y

实施例1～3中烧结后Cu-(WC-Y

表1实施例1～3中Cu-(WC-Y

由图1可以看出Cu-(WC-Y

由图2中可以看出Y

由图3中可以看出WC-Y

由表1可以看出WC-Y

本发明通过球磨工艺和放电等离子烧结，将WC与Y

上述实施例仅例示出本公开的具体实施方案，但是本公开的实施方案并不受上述内容的限制。在未实质性背离本公开的发明构思的主旨和原理的情况下所做出的任何改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，并包含在由权利要求所确定的保护范围之内。