一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成：Al2O3：10.1~12.8%，MgO：2.2~3.8%，WC：0.8~1.3%，余量為Cu；所述熱處理方法包括：預(yù)熱處理、調(diào)整處理、冷凍處理、時效處理、淬火處理、第二次時效處理、第二次冷凍處理、第二次調(diào)整處理以及研磨處理，從而使得該復(fù)合材料強(qiáng)度得到大幅增強(qiáng)。
【專利說明】一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁彌散銅基復(fù)合材料因為具有優(yōu)良的物理性能和力學(xué)性能以及高溫抗軟化性能，被應(yīng)用于集成電路引線框架、高速電氣化鐵路架空線和彩管行業(yè)中的電阻焊電極、大推力火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)襯等高新【技術(shù)領(lǐng)域】，是電子信息、能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵材料。近十年來隨著汽車、信息和微電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料也得到了長足的發(fā)展，并以其優(yōu)良的性能顯示出其不可替代性。銅及銅合金具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，但其室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均較低且耐磨性較差，為了改善其這一缺點(diǎn)，通過向銅基材料中加入氧化物顆粒作為增強(qiáng)相，并使其細(xì)小均勻地彌散分布在銅基體中，從而提高銅基復(fù)合材料的力學(xué)性能及高溫抗軟化能力，同時又不降低其導(dǎo)電性或降低不多，這是目前高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化的方向。氧化鋁彌散強(qiáng)化銅是向銅基體中引入細(xì)小均勻彌散分布的氧化鋁顆粒作為增強(qiáng)相，強(qiáng)化銅基體的復(fù)合材料。但是其強(qiáng)度依然達(dá)不到很多苛刻的應(yīng)用環(huán)境，急需開發(fā)出一種強(qiáng)度大幅改善，同時導(dǎo)電率也趨于合理的復(fù)合材料。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的 之一在于提出一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法；
本發(fā)明的目的之二在于提出一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料；
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成:A1203:10.1~12.8%，MgO:2.2~3.8%，WC:0.8~1.3%，余量為Cu ；所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料采用粉末冶金方式形成以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料；
所述熱處理方法包括如下步驟:
O預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在52(T610°C的溫度下預(yù)熱廣2.2小時；
2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到76(T810°C，保溫0.8^1.5小時；
3)冷凍處理:將調(diào)整處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在-8(T-92°C的溫度下保溫3~5.2小時；
4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到18(T210°C，保溫30-36小
時；
5)淬火處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到80(T820°C，保溫20-32分鐘，將材料去除，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至16(T18(TC時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液；
6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到220~240°C，保溫18~22小時；
7 )第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在-78'88°C的溫度下保溫2.2^3.8小時；
8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到110~123°C，保溫7.8~8.6小時；
9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
[0004]作為優(yōu)選，所述粉末冶金方式包括配料、球磨混合、高壓壓制、燒結(jié)、淬火以及回火步驟得到以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料。
[0005]作為優(yōu)選，在步驟8)和步驟9)之間還存在:8.1)氣體滲氮步驟:滲氮溫度為54(T580°C，時間為5.5~7.0小時。
[0006]作為優(yōu)選，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:
11.6~12.1%，MgO:2.8~3.2%, WC:0.9~1.2%，余量為 Cu。
[0007]作為優(yōu)選，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:
11.9%, MgO:3.1%，WC:0.98%，余量為 Cu。
[0008]作為優(yōu)選，所述熱處理方法包括如下步驟:
O預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在580°c的溫度下預(yù)熱1.6小時；
2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到792°C，保溫1.0小時；
3)冷凍處理:將調(diào)整 處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在_88°C的溫度下保溫3.9小時；
4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到196°C，保溫34小時；
5)淬火處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到815°C，保溫26分鐘，將材料去除，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至171°C時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液；
6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到230°C，保溫19小時；
7)第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在_80°C的溫度下保溫2.9小時；
8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到119°C，保溫8.2小時；
9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
[0009]一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料，采用上述熱處理方法制得。
[0010]本發(fā)明的效果在于:
通過合理選取復(fù)合材料的具體組成與熱處理方法的設(shè)定，使得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電率得到大幅增加；
通過合理設(shè)定熱處理各個步驟，使得氧化鋁非常均勻的彌散在銅基中；
通過在氧化鋁彌散銅復(fù)合材料中添加MgO和微量增強(qiáng)相WC，使得抗拉強(qiáng)度得到大幅增加；
冷凍處理的合理設(shè)定，使得材料的綜合性能得到大幅增加。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:11.8%，MgO:2.9%，WC:1.2%，余量為Cu ；
所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料采用粉末冶金方式形成以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料；所述粉末冶金方式包括配料、球磨混合、高壓壓制、燒結(jié)、淬火以及回火步驟得到以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料；
所述熱處理方法包括如下步驟:
1)預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在580°C的溫度下預(yù)熱1.9小時；
2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到780°C，保溫1.2小時；
3)冷凍處理:將調(diào)整處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在-89°C的溫度下保溫3.87小時；
4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到192°C，保溫34小時；
5)淬火處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到810°C，保溫29分鐘，將材料去除 ，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至172°C時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液；
6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到235°C，保溫19小時；
7)第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在_79°C的溫度下保溫2.9小時；
8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到119°C，保溫8.1小時；
8.1)氣體滲氮步驟:滲氮溫度為560°C，時間為6.0小時；
9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
[0012]經(jīng)過熱處理的高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為610N/mm2，軟化溫度高于680 °C，導(dǎo)電率為 92%IACS。
[0013]實(shí)施例2:
一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:11.1%，MgO:2.6%，WC:0.95%，余量為Cu ；
所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料采用粉末冶金方式形成以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料，所述粉末冶金方式包括配料、球磨混合、高壓壓制、燒結(jié)、淬火以及回火步驟得到以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料；；
所述熱處理方法包括如下步驟:
O預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在580°C的溫度下預(yù)熱1.6小時；2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到792°C，保溫1.0小時；
3)冷凍處理:將調(diào)整處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在_88°C的溫度下保溫3.9小時；
4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到196°C，保溫34小時；
5)淬火處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到815°C，保溫26分鐘，將材料去除，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至171°C時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液；
6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到230°C，保溫19小時；
7)第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在_80°C的溫度下保溫2.9小時；
8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到119°C，保溫8.2小時；
8.1)氣體滲氮步驟:滲氮溫度為566°C，時間為6.8小時；
9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
[0014]經(jīng)過熱處理的高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為608N/mm2，軟化溫度高于630 °C，導(dǎo)電率為 90%IACS。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于:所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:10.1~12.8%，MgO:2.2~3.8%，WC:0.8~1.3%，余量為Cu ； 所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料采用粉末冶金方式形成以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料； 所述熱處理方法包括如下步驟: O預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在52(T610°C的溫度下預(yù)熱廣2.2小時； 2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到76(T810°C，保溫0.8^1.5小時； 3)冷凍處理:將調(diào)整處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在-8(T-92°C的溫度下保溫3~5.2小時； 4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到180~210°C，保溫30-36小時； 5)淬火處理:將時效 處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到80(T820°C，保溫20-32分鐘，將材料去除，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至16(T18(TC時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液； 6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到220~240°C，保溫18~22小時； 7 )第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在-78'88°C的溫度下保溫2.2^3.8小時； 8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到110~123°C，保溫7.8~8.6小時； 9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于，所述粉末冶金方式包括配料、球磨混合、高壓壓制、燒結(jié)、淬火以及回火步驟得到以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于，在步驟8)和步驟9)之間還存在:8.1)氣體滲氮步驟:滲氮溫度為54(T580°C，時間為5.5~7.0小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:11.6^12.1%，MgO:2.8~3.2%, WC:0.9~1.2%，余量為 Cu。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于，所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料按重量百分比由如下組分構(gòu)成=Al2O3:11.9%，MgO:3.1%，WC:0.98%，余量為Cu。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料的熱處理方法，其特征在于，所述熱處理方法包括如下步驟: O預(yù)熱處理:將所述以銅為基的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于加熱爐內(nèi)，在580°C的溫度下預(yù)熱1.6小時； 2)調(diào)整處理:將預(yù)熱處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到792°C，保溫1.0小時； 3)冷凍處理:將調(diào)整處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料迅速放入冷凍箱，在_88°C的溫度下保溫3.9小時； 4)時效處理:將冷凍處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料升溫到196°C，保溫34小時； 5)淬火處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料置于鹽浴爐中，加熱到815°C，保溫26分鐘，將材料去除，迅速放入有機(jī)淬火液中，待材料溫度降至171°C時取出，用水沖洗干凈，去除表面的殘留的鹽分和淬火液； 6)第二次時效處理:將淬火之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入時效處理爐中，升溫到230°C，保溫19小時； 7)第二次冷凍處理:將時效處理之后的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入冷凍箱，在_80°C的溫度下保溫2.9小時； 8)第二次調(diào)整處理:將經(jīng)過第二次冷凍處理的氧化鋁彌散復(fù)合材料放入加熱保溫箱中，升溫到119°C，保溫8.2小時； 9)研磨處理:經(jīng)過常規(guī)研磨處理之后，得到高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料。
7.一種高強(qiáng)度氧化鋁彌散復(fù)合材料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6所述熱處理方法制得。
【文檔編號】C22F1/08GK103981423SQ201410256873
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】胡賢晨 申請人:胡賢晨