專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用WCr合金粉末制造CuWCr復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制造CuWCr復(fù)合材料的方法， 尤其涉及一種用WCr合金粉末來(lái)制造CuWCr復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
目前制備CuWCr復(fù)合材料的方法有粉末冶金法和燒結(jié)熔滲法，這兩種 方法都是用W粉和Cr粉直接制備CuWCr復(fù)合材料。粉末冶金法的缺點(diǎn)一 是鉻粉還原溫度低，還原不充分，導(dǎo)致材料含氧量高；再則粉末冶金法制造 鉤鉻-銅復(fù)合材料的密度低，材料中孔隙多，影響材料的硬度及導(dǎo)電率。燒 結(jié)熔滲法制備的CuWCr復(fù)合材料的顯微組織中有獨(dú)立的鉻相或鎢相存在， 降低了材料的耐電壓強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用WCr合金粉末制造CuWCr復(fù)合材料的方 法，該方法制備得到的CuWCr復(fù)合材料的組織均勻、性能優(yōu)良。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為，用WCr合金粉末制造CuWCr復(fù)合材料的 方法，該方法按以下步驟進(jìn)行，a. 按所需材料的配比將鎢、鉻粉末在球磨機(jī)中球磨，使其完全合金化， 形成鎢鉻合金粉末；b. 將上步得到的鎢鉻合金粉末經(jīng)過(guò)模壓或冷等靜壓制成坯料，坯料的孔隙率按所需材料中銅的成份要求來(lái)控制；c. 將上步壓制好的坯料置入燒結(jié)爐內(nèi)，在還原性氣氛下或真空度大于l(T2Pa的真空環(huán)境下升溫至1100°C 1500°C，升溫速度不大于25'C/分，燒 結(jié)90分鐘 180分鐘，使其燒結(jié)成骨架；d.將上步燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，按所需材料的含量比例添加銅 塊，將添加銅后的坯料放置在燒結(jié)爐中，在還原氣氛或真空度大于10-牛a真 空環(huán)境下，升溫到128(TC 1350。C時(shí)熔滲銅60 90分鐘，冷卻后出爐，即 制備得到CuWCr復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明用WCr合金粉末制備CuWCr復(fù)合材料的方 法，工藝易于控制，材料組織與性能穩(wěn)定，制備的復(fù)合材料的顯微組織是以 CrW固溶體為骨架，以CrCu合金為基體，具有很高的耐電壓強(qiáng)度，低的截 流值，長(zhǎng)的燃弧時(shí)間及良好的電弧穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明方法制備得到的CuWCr的組織形貌，其中，a是9wty。Cr 材料，b是12.5wt%Cr材料，c是20wt°/。Cr材料，d是20wt%Cr (x600)材料；圖2是現(xiàn)有技術(shù)燒結(jié)熔滲法制備的CuWCr的組織形貌，其中，a是 9wt%Cr材料，b是12.5wt%Cr材料，c是20wt%Cr材料，d是20wt%Cr (x600)材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明將鎢粉及鉻粉采用傳統(tǒng)的粉末冶金的方法制造復(fù)合材料的方法， 改為將鎢粉和鉻粉制成完全合金化的超細(xì)的合金粉末，再利用該合金粉末， 制造以連續(xù)的CrW固溶體為骨架，以CrCu合金為基體的復(fù)合材料。具體按 以下步驟進(jìn)行，首先，制備得到鎢鉻合金粉末，
本發(fā)明給出了以下一種鎢鉻合金粉末的制備方法，將鎢粉、鉻粉按所需比例配制，放入球磨罐中，在球磨罐中，按鉤粉、鉻粉總質(zhì)量的2 5%添加過(guò)程控制劑，按鎢粉、鉻粉總質(zhì)量的50倍 100 倍加入磨球，過(guò)程控制劑采用易揮發(fā)性有機(jī)溶劑中的一種或幾種的組合，常 選用無(wú)水乙醇或丙酮，磨球可以是不同大小及比例的硬質(zhì)合金球、瑪瑙球、 不銹鋼球中的一種或幾種，球磨罐選用尼龍或不銹鋼材質(zhì)；在球磨罐中充入 保護(hù)氣體或抽真空，打開(kāi)球磨罐的循環(huán)冷卻水，開(kāi)始球磨，球磨時(shí)間為60 100小時(shí)，直至形成完全固溶體，球磨結(jié)束，靜置，待球料充分冷卻后取出 粉末，即成。然后，將鉤鉻合金粉末壓制成坯料，壓制過(guò)程中按所需材料中銅的成份 要求來(lái)控制坯料的孔隙率，并將坯料還原燒結(jié)成骨架；最后，將上步燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，按所需材料的含量比例添 加銅塊，在還原氣氛或真空環(huán)境下熔滲銅，冷卻后出爐，即制備得到CuWCr 復(fù)合材料。 實(shí)施例1將鴇粉50%、鉻粉50%放入球磨機(jī)中，在球磨罐中按鎢粉、鉻粉總質(zhì)量 的2%添加無(wú)水乙醇、按鎢粉、鉻粉總質(zhì)量的50倍添加硬質(zhì)合金磨球；用氮 氣將球磨罐中的空氣排除，并將球磨罐中密封，打開(kāi)球磨罐的循環(huán)冷卻水， 球磨100小時(shí)；球磨結(jié)束，靜置冷卻后，取出粉料，得到完全合金化的鎢鉻 合金粉末。將鎢絡(luò)合金粉末模壓成坯料，按所需材料中銅的成份要求將坯料的孔隙 率控制為10%，將壓制好的坯料置入氫氣燒結(jié)爐內(nèi)，按15。C/分的速度升溫 至110(TC，燒結(jié)180分鐘，使其燒結(jié)成骨架；
將燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，添加足量的銅塊后放入真空爐中，抽真空至真空度大于10'2Pa，升溫到135(TC時(shí)熔滲銅，保溫60分鐘，冷卻后將熔滲銅后的坯料出爐，即制備得到CuW45Cr45復(fù)合材料。實(shí)施例2將鉤粉33%、鉻粉67%放入球磨機(jī)中，在球磨罐中按粉料總質(zhì)量的4% 添加分析純丙酮、按粉料總質(zhì)量的80倍添加不銹鋼磨球，不同直徑按l : 1 配置；用氬氣將球磨罐中的空氣排除，并將球磨罐中密封；打開(kāi)球磨罐的循 環(huán)冷卻水，球磨80小時(shí)；球磨結(jié)束，靜置冷卻后取出粉料，得到完全合金 化的鎢鉻合金粉末。將鵒鉻合金粉末進(jìn)行冷等靜壓，制成坯料，按所需材料中銅的成份要求 控制坯料的孔隙率為25%，將壓制好的坯料真空燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至真空度 大于l(T2Pa，以25"C/分的速度升溫至1500°C，燒結(jié)90分鐘，使其結(jié)成骨架；將燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，添加足量的銅塊后放入氫氣保護(hù)爐 中，抽真空至真空度大于l(T2Pa，升溫至128(TC，進(jìn)行熔滲銅，保溫90分 鐘，冷卻后將坯料出爐，即制備得到CuW25Cr50復(fù)合材料。 實(shí)施例3將鎢粉25%、鉻粉75%放入球磨機(jī)中，在球磨罐中按粉料總質(zhì)量的5% 添加無(wú)水乙醇、按粉料總質(zhì)量的100倍添加瑪瑙磨球；將球磨罐中緩慢抽真 空至10—ipa，打開(kāi)球磨罐的冷卻水，球磨60小時(shí)；球磨結(jié)束，靜置冷卻后 取出粉料，得到完全合金化的鎢鉻合金粉末。將鴇鉻合金粉料模壓成坯料，按所需材料中銅的成份要求控制坯料的孔 隙率為40%，將壓制好的坯料置入氫氣燒結(jié)爐內(nèi)，20°(:/分的速度升溫至1450 °C，燒結(jié)100分鐘，使其結(jié)成骨架；
將燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，添加足量的銅塊后放入真空爐中，抽真空至真空度至8.0Xl(^Pa，升溫至130(TC時(shí)熔滲銅，保溫80分鐘，冷卻后將坯料出爐，即制備得到CuW15Cr45復(fù)合材料。實(shí)施例4將鎢粉20%、鉻粉80%放入球磨機(jī)中，在球磨罐中按粉料總質(zhì)量的4% 添加分析純丙酮、按粉料總質(zhì)量的80倍添加不銹鋼磨球；用氬氣將球磨罐 中的空氣排除，并將球磨罐中密封；打開(kāi)球磨罐的循環(huán)冷卻水，球磨80小 時(shí)；球磨結(jié)束，靜置冷卻后取出粉料，得到完全合金化的鎢鉻合金粉末。將鎢鉻合金粉末模壓成孔隙率為20%的坯料，將壓制好的坯料真空燒結(jié) 爐內(nèi)，抽真空至真空度大于7.5Xl(^Pa，以23。C/分的速度升溫至1250°C， 燒結(jié)160分鐘，使其結(jié)成骨架；將燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，添加足量的銅塊后放入氫氣保護(hù)爐 中，抽真空至真空度至9.8X10^Pa，升溫至1320。C熔滲銅，保溫75分鐘， 冷卻后將熔滲銅后的坯料出爐，即制備得到CuWCr復(fù)合材料。本發(fā)明用WCr合金粉末制備的CuWCr復(fù)合材料的顯微組織是以CrW 固溶體為骨架，以CrCu合金為基體。圖1是本發(fā)明方法制備得到的CuWCr的組織形貌。其顯微組織由兩相 組成，連續(xù)的白色相為CrW合金相，黑色為CrCu相，以連續(xù)的CrW固溶 體為骨架，以CrCu合金為基體。圖2是現(xiàn)有技術(shù)燒結(jié)熔滲法制備的CuWCr的組織形貌。其顯微組織由 多相組成，連續(xù)的白色相為CrW合金相，黑色為CrCu相，其間分布著較多 的獨(dú)立存在的鉤顆粒和鉻顆粒。從兩圖的對(duì)比中可以看出，兩種方法制造的同一成分的復(fù)合材料組織存
在很大的差異。本發(fā)明制造的CuWCr復(fù)合材料組織細(xì)小，分布均勻，骨架連續(xù)。
權(quán)利要求
1.一種用WCr合金粉末制造CuWCr復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法按以下步驟進(jìn)行，a.按所需材料的配比將鎢、鉻粉末在球磨機(jī)中球磨，使其完全合金化，形成鎢鉻合金粉末；b.將上步得到的鎢鉻合金粉末經(jīng)過(guò)模壓或冷等靜壓制成坯料，坯料的孔隙率按所需材料中銅的成份要求來(lái)控制；c.將上步壓制好的坯料置入燒結(jié)爐內(nèi)，在還原性氣氛下或真空度大于10-2Pa的真空環(huán)境下升溫至1100℃～1500℃，升溫速度不大于25℃/分，燒結(jié)90分鐘～180分鐘，使其燒結(jié)成骨架；d.將上步燒結(jié)還原后的坯料冷卻后取出，按所需材料的含量比例添加銅塊，將添加銅后的坯料放置在燒結(jié)爐中，在還原氣氛或真空度大于10-2Pa真空環(huán)境下，升溫到1280℃～1350℃時(shí)熔滲銅60～90分鐘，冷卻后出爐，即制備得到CuWCr復(fù)合材料。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中鎢鉻合金粉 末的制備，具體采用以下方法，a. 將鎢粉、鉻粉按所需比例配制，放入球磨罐中；b. 在球磨罐中，按鎢粉、鉻粉總質(zhì)量的2 5%添加過(guò)程控制劑，按鎢 粉、鉻粉總質(zhì)量的50倍 100倍加入磨球，所述的過(guò)程控制劑為易揮發(fā)性有 機(jī)溶劑；c. 在球磨罐中充入保護(hù)氣體或抽真空，打開(kāi)球磨罐的循環(huán)冷卻水，開(kāi)始 球磨，球磨時(shí)間為60 100小時(shí)，直至形成完全固溶體，球磨結(jié)束，靜置， 待球料充分冷卻后取出粉末，即成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的過(guò)程控制劑為無(wú)水 乙醇或丙酮。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的磨球采用不同大小 及不同比例的硬質(zhì)合金球、瑪瑙球、不銹鋼球中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的球磨罐是尼龍或不 銹鋼材質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述球磨罐中充入的保護(hù) 氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，球磨過(guò)程中，球磨罐外壁 始終采用循環(huán)水冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種用WCr合金粉末制備CuWCr復(fù)合材料的方法，將鎢粉、鉻粉在球磨機(jī)中球磨，使其完全合金化，經(jīng)壓制，高溫?zé)Y(jié)，最后熔滲銅制成坯料。本發(fā)明方法特點(diǎn)是用WCr合金粉末制備的復(fù)合材料的顯微組織是以CrW固溶體為骨架，以CrCu合金為基體。獲得的CuWCr復(fù)合材料組織均勻，性能優(yōu)良，制造工藝易于控制，得到的CuWCr復(fù)合材料具有很高的耐電壓強(qiáng)度，低的截流值，長(zhǎng)的燃弧時(shí)間及良好的電弧穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B22F9/02GK101126136SQ20071001874
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者梁淑華, 鵬 肖, 范志康 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)