專利名稱：銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前屬材料領(lǐng)域中，對材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其制備方法，其特征在于將鋁或銅 合金板表層采用直流或交流電一步或二步陽極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AAO模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AAO多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，制成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是要求技 術(shù)難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬復(fù)合吸波材料及其制備方法，它涉及 一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬復(fù)合吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是陶瓷晶須表面涂鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200810219444. 9公開了一種顆粒增強(qiáng)阻尼多孔鎳鈦記憶合金基復(fù)合材料的制 備方法。采用梯級粉末燒結(jié)法，將鎳、鈦金屬粉末和調(diào)控材料的硅或氧化鋁顆粒按一定比例 均勻混合后壓制成生坯，硅顆?；蜓趸X顆粒占生坯重量的5 15%，采取梯級加熱方式 一次整體燒結(jié)而制得復(fù)合材料。該材料的缺點(diǎn)是吸波性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化 鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。本發(fā)明的另一目提供銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法， 該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以銅合金為基 體，在基體上分布著海泡石氧化鐵復(fù)合物和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；二種復(fù)合物占復(fù)合材料 的體積百份比為40-50% ；該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量A1為3% 5%，Te為 0. 05% 0. 1%，Co 為 0. 05% -0. 1%，Pr 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Cu ；海泡石氧化鐵復(fù) 合物為氧化鐵鉆入海泡石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m薄膜；蛭石 氧化鐵鋇復(fù)合物為氧化鐵鋇鉆入蛭石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m 薄膜。一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然后放入海泡石 蛭石，在80水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為 5-10 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入 550-5900C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入海泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm,攪拌以上三種物質(zhì)達(dá) 5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 (1_2)，攪拌結(jié)束后將 攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到海泡石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼 制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量比為 1 (1-2)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50%;開啟鋼制模具的水冷系統(tǒng)， 控制進(jìn)水溫度為20-30°C ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3% 5%，Te為0.05% 0. 1%， Co為0. 05% -0. l%，Pr為0. 005% -0. 01%，其余為Cu的原料在680_720°C溫度下熔化成 合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入復(fù)合物預(yù) 制體中的間隙，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù) 合材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下海泡石和蛭石空隙大，易于接納鐵氧體，鐵氧體處于海泡石蛭石的空隙中，形成鐵 氧體不會(huì)散落的海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合物，因而成為復(fù)合材料吸收電磁波的堅(jiān)實(shí)的 物質(zhì)中心；鐵和鋇氧化物復(fù)合吸波，作用比單一鐵氧體增強(qiáng)。鐵氧體處于海泡石蛭石的空隙中，不與銅合金液體接觸，因此不會(huì)造成銅合金的 氧化；銅合金中的Te和Al可促進(jìn)銅合金與海泡石蛭石的界面結(jié)合。銅合金中的Pr、Co、 Pr可強(qiáng)化銅合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合 物可提高銅合金復(fù)合材料的抗壓性能。這些都能改善銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù) 合材料的力學(xué)性能。海泡石蛭石空隙大，易于接納鐵氧體，因此制備中攪拌和加熱時(shí)間均短，生產(chǎn)周期短。復(fù)合材料制備工藝簡便，生產(chǎn)的復(fù)合材料具有一定良好阻尼性能，同時(shí)吸波性能 優(yōu)越，而且生產(chǎn)成本低，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
四

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的 金相組織。
由圖1可以看到在銅合金基體上分布有海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料。 五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。實(shí)施例一本發(fā)明的銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備過程如下a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5 5的比例形成溶液，然后放入海泡石蛭石， 在80水浴中攪拌lOmin，蛭石顆粒的尺寸為0. 1mm，溶液和蛭石的重量比為5 1，攪拌結(jié)束 后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入550-590°C的烘箱中， 保溫30min后自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入海泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm,攪拌以上三種物質(zhì)達(dá) 5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌 物置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到海泡石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵和海泡石氧化鋇復(fù)合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼制模 具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和海泡石氧化鋇復(fù)合物的重量比為 1 1，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50%;開啟鋼制模具的水冷系統(tǒng)，進(jìn)水 溫度為20-30°C。d.銅合金基體的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3%，Te為0.05%，Co為0.05%， Pr為0. 005%，其余為Cu的原料，在680-720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入復(fù)合物預(yù) 制體中的間隙，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù) 合材料。實(shí)施例二 a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 10 20，蛭石顆粒的尺寸為 0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為10 1 ；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備海泡石氧化鐵復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硫 酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 2，海泡石顆粒的尺寸為Imm;c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1:2; 海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇兩者占復(fù)合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為5%，Te為0. 1 %， Co 為 0. 1 %，Pr 為 0. Ol %，其余為 Cu。制備方法同實(shí)施例一。實(shí)施例三
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a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 7 10，蛭石顆粒的尺寸為 0. 3mm，溶液和蛭石的重量比為7:1;b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為 1:1: 1.5，海泡石顆粒的尺寸為0.6-lmm;c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量比為 1 1.5 ；海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇兩者占復(fù)合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為4%，Te為 0. 07%, Co 為 0. 07%, Pr 為 0. 008%，其余為 Cu。制備方法同實(shí)施例一。實(shí)施例四(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備蛭石氧化鋇復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1:4: 4，蛭石顆粒的尺寸為0.05mm，溶液和蛭石的重量比為4 1 ；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量 比為1 1 0.8，海泡石顆粒的尺寸為0.5mm;c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量比為 1 0.8 ；海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇占復(fù)合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為2%，Te為 0. 04%, Co 為 0. 04%, Pr 為 0. 004%，其余為 Cu。制備方法同實(shí)施例一。實(shí)施例五(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 11 21，蛭石顆粒的尺寸為 0.6mm，溶液和蛭石的重量比為11 1 ；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為 1:1: 2. 1，海泡石顆粒的尺寸為1. Imm;c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量 比為1 2.1;蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和海泡石氧化鐵復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分比為 40-50% ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為6%，Te為0.2%， Co % 0. 2%, Pr % 0. 02%，其余為 Cu。制備方法同實(shí)施例一。下表為不同成份與配比的合金性能對照表表 1 銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料，海泡石復(fù)合物的顆粒尺寸過小，既 減小了吸波單元，降低了吸波強(qiáng)度和減振強(qiáng)度，又不利于不利于復(fù)合材料制造；復(fù)合物的顆 粒尺寸過大，吸波單元增大，減小了單位復(fù)合材料體積中吸波單元的數(shù)量，也不利于吸波和 減振。銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料制備時(shí)，蛭石海泡石數(shù)量過小，氯化 鐵、硝酸鋇、硫酸亞鐵銨等不易全部進(jìn)入蛭石海泡石間隙，復(fù)合材料總的氧化鐵數(shù)量少，吸 波強(qiáng)度弱；蛭石海泡石數(shù)量過多，不易形成完善的復(fù)合材料，蛭石海泡石間隙內(nèi)容納的氧化 鐵數(shù)量少，吸波強(qiáng)度也弱。銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料制備時(shí)，蛭石數(shù)量過少或蛭石顆粒過 小，隔不開蛭石海泡石顆粒，不利于銅合金液體的浸滲，蛭石數(shù)量過多或蛭石顆粒過大，會(huì) 影響銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料的力學(xué)性能。銅合金基體中的Al、Te、Co、Pr在本申請范圍內(nèi)，復(fù)合材料具有良好的性能。這些 元素超出本申請配比范圍，脆性化合物數(shù)量多，銅合金難與蛭石海泡石界面結(jié)合，鈦合金自 身的力學(xué)性能降低，也大大降低復(fù)合材料的吸波性及減振性。
權(quán)利要求
一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以銅合金為基體，在基體上分布著海泡石氧化鐵復(fù)合物和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；二種復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百份比為40-50％；該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～5％，Te為0.05％～0.1％，Co為0.05％-0.1％，Pr為0.005％-0.01％，其余為Cu。
2. 一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包 括以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然后放入海泡石 蛭石，在80水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為 5-10 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入 550-5900C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；b.海泡石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝入海 泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸 亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫 3h后自然冷卻便得到海泡石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼制模具 的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1 (1-2)， 控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50% ；開啟鋼制模具的水冷系統(tǒng)，控制進(jìn)水溫 度為 20-300C ；d.銅合金基體的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3% 5%，Te為0.05% 0. 1%，Co 為0. 05% -0. 1%，Pr為0. 005% -0. 01%，其余為Cu的原料在680_720°C溫度下熔化成合 金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體澆入 鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入復(fù)合物預(yù)制體 中的間隙，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材 料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該復(fù)合材料以銅合金為基體，在基體上分布著海泡石氧化鐵復(fù)合物和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；二種復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百份比為40-50％；該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～5％，Te為0.05％～0.1％，Co為0.05％-0.1％，Pr為0.005％-0.01％，其余為Cu。
文檔編號C22C1/10GK101880811SQ201010220289
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者倪濤, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)