專利名稱：銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(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，涉及一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料及 其制備方法及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前屬材料領(lǐng)域中，對(duì)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AA0模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AA0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?gòu)?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?gòu)?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(jí)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(jí)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(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷 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)明的另一目的是提供銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法， 該制備方法工藝簡(jiǎn)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)的一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料，該復(fù)合材料以銅合金為基體，在 基體上分布著硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物；硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的 體積百分比為45-50% ；該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量A1為3% 5%，Ti為 0. 01% 0. 05%, Sn 為 0. 05% -0. 1%，Nd 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Cu。一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括 以下步驟a.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷和硫酸亞鐵銨裝入 帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝入硅藻土和海泡石混合物，硅藻土顆粒的 尺寸為0. l-o. 4mm，海泡石顆粒的尺寸為0. 5_lmm，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石
3的重量比為(0.5-1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土海 泡石混合物的重量比為1 1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的烘箱中保溫 3h后自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0.2%-0.4%，Sm為0.003%-0.09%，其 余為Fe進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為 1560-1590°C ；升液管下部套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞 上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鐵纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪 緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪，合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷 銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，鐵纖維 的直徑為10-45 ym;轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c.然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鐵纖維和硅藻土氧化鐵鈷復(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，其中鐵纖維占硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的重量 百分比為3%，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-50%;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A1為3% 5%，Ti為0.01% 0.05%， Sn為Sn為0. 5% -l%，Nd為0. 005% -0. 01%，其余為Cu的原料在1280_1320°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(duì)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，并注滿模具，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，合金液體模具內(nèi)冷卻凝固，形成銅合金基硅藻土海泡石氧化 鐵鈷復(fù)合材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下本發(fā)明中海泡石、硅藻土空隙大，易于接納氧化鐵鈷，氧化鐵鈷處于海泡石、硅藻 土的空隙中，形成氧化鐵鈷不會(huì)散落的海泡石、硅藻土氧化鐵鈷復(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。海泡石和硅藻土的空隙不同，容納鐵和鈷氧化物的數(shù)量不 同，利于電磁波的快速衰減。氧化鐵鈷處于海泡石、硅藻土的空隙中，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Sn可促進(jìn)銅合金與海泡石、硅藻土的界面結(jié)合。銅合金中的Ti和Nd 可減小銅合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的海泡石、硅藻土氧化鐵鈷復(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、硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合材 料的力學(xué)性能。鐵纖維的作用是高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。本發(fā)明的合金性能見表1。海泡石、硅藻土空隙大，易于接納氧化鐵鈷，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(jiǎn)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硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(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硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合體。
五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對(duì)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)明中銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備過程如下a.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷和硫酸亞鐵銨裝入 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)，再裝入硅藻土和海泡 石混合物，硅藻土顆粒的尺寸為0. 1mm，海泡石顆粒的尺寸為0. 5mm，硅藻土海泡石混合物 中硅藻土和海泡石的重量比為0.5 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵 銨及硅藻土海泡石混合物的重量比為1 1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的烘 箱中保溫3h后自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0.2% -0.4%，Sm為0.003%-0.09%，其 余為Fe進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為 1560-1590°C ；升液管下部套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞 上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鐵纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪 緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪。合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷 銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s。鐵纖維 的直徑為10-45 μ m，轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c.然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鐵纖維和硅藻土氧化鐵鈷復(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，鐵纖維和硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的重量百分 比為3%。復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-50% ；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)備銅合金成分的重量百分含量按Al為3%，Ti為0.01%，Sn 為0.5% (該成份在權(quán)利要求書中未出現(xiàn)？-改了)，Nd為0.005%，其余為Cu的原料，在 1280-1320°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(duì)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，并注滿模具，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，形成銅合金基硅藻土海泡石氧 化鐵鈷復(fù)合材料。實(shí)施例二 a.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土 海泡石混合物的重量比為1 1 1 2，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量比 為1 1，硅藻土顆粒的尺寸為0.4mm，海泡石顆粒的尺寸為1mm，b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0. 2%，Sm為0. 09%，其余為Fe進(jìn)行配料，
C.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分 比為50%。d.銅合金成分的重量百分含量為A1為5%，Ti為0.05%，Sn為l%，Nd為0.01%， 其余為Cu。制備方法同實(shí)施例一。實(shí)施例三a.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土 海泡石混合物的重量比為1 1 1 1.5，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比為0.7 1，硅藻土顆粒的尺寸為0.3mm，海泡石顆粒的尺寸為0.6mm;b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0. 4%，Sm為0. 003%，其余為Fe進(jìn)行配料，C.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分 比為 45-50%。d.銅合金成分的重量百分含量為々1為4%，！1為0.035%，511為0.71%，而為 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.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土 海泡石混合物的重量比為1 1 1 0.8，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比為0.4 1，硅藻土顆粒的尺寸為0.08mm，海泡石顆粒的尺寸為0.4mm，b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0. 1 %，Sm為0. 001 %，其余為Fe進(jìn)行配料，C.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分 比為 45-50%。d.銅合金成分的重量百分含量為A1為2%，Ti為0. 005%，Sn為0. 4%，Nd為 0. 0041%，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.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土 海泡石混合物的重量比為1 1 1 2. 1，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比為1. 2 1，硅藻土顆粒的尺寸為0. 5mm，海泡石顆粒的尺寸為1. 1mm,b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0. 7%，Sm為0. 12%，其余為Fe進(jìn)行配料，C.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分 比為 45-50%。d.銅合金成分的重量百分含量為A1為&%，Ti為0.06%，Sn為1.2%，Nd為 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(duì)照表表 1 銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料，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。銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料制備時(shí)，硅藻土海泡石數(shù)量過小，氯化 鐵、硫酸亞鐵銨不易全部進(jìn)入硅藻土海泡石間隙，復(fù)合材料總的氧化鐵鈷數(shù)量少，吸波強(qiáng)度 弱；硅藻土海泡石數(shù)量過多，不易形成完善的復(fù)合材料，硅藻土海泡石間隙內(nèi)容納的氧化鐵 鈷數(shù)量少，吸波強(qiáng)度也弱。銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料制備時(shí)，硅藻土數(shù)量過少或硅藻土顆粒 過小，隔不開硅藻土海泡石顆粒，不利于銅合金液體的浸滲，硅藻土數(shù)量過多或硅藻土顆粒 過大，會(huì)影響鋁合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷鋇復(fù)合材料的力學(xué)性能。銅合金基體中的Al、Ti、Sn、Nd在本申請(qǐng)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(qǐng)配比范圍，脆性化合物數(shù)量多，銅合金難與硅藻土海泡石界面結(jié)合，銅合金 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
一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料，該復(fù)合材料以銅合金為基體，在基體上分布著硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物；硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分比為45-50％；該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～5％，Ti為0.01％～0.05％，Sn為0.05％-0.1％，Nd為0.005％-0.01％，其余為Cu。
2.一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以 下步驟a.硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷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，再裝入硅藻土和海泡石混合物，硅藻土顆粒的尺寸 為0. 1-0. 4mm，海泡石顆粒的尺寸為0. 5_lmm，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重 量比為(0.5-1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土海泡石 混合物的重量比為1 1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的烘箱中保溫3h 后自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鐵纖維的準(zhǔn)備按重量百分含C為0.2%-0.4%, Sm為0.003% -0.09%，其余 為Fe進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為 1560-1590°C ；合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸 緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，鐵纖維的直徑為 10-45 μ m ；轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c.然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鐵纖維和硅藻土氧化鐵鈷復(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，并注滿模具，其中鐵纖維占硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合 物的重量百分比為3%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-50% ；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% 5%，Ti為0.01% 0.05%，Sn 為Sn為0. 5% -1%，Nd為0. 005% -0. 01%，其余為Cu的原料在1280_1320°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(duì)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，合金液體模具內(nèi)冷卻凝固，形成銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種銅合金基硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(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(jiǎn)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，在基體上分布著硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物；硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的體積百分比為45-50％。該銅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～5％，Ti為0.01％～0.05％，Sn為0.5％-1％，Nd為0.005％-0.01％，其余為Cu。
文檔編號(hào)C22C49/02GK101876037SQ20101022029
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者王玲, 裴必龍, 趙浩峰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)