專利名稱：一種熱敏銅基復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱敏復合材料制備技術領域，涉及一種在溫度變化過程中電性能和磁性能發(fā)生突變的鎢摻雜二氧化釩銅基復合材料的制備方法。
背景技術：
二氧化釩(VO2)在68°C可發(fā)生低溫單斜半導體相-高溫四方金屬相的可逆相變，同時伴隨著電阻率、磁化率、紅外光透過率和反射率的突變。國內外研究發(fā)現(xiàn)VO2相變前后電阻率最高可發(fā)生IO5倍的變化，另一方面，研究發(fā)現(xiàn)采用高價金屬離子摻雜的方法可改變乂02相變溫度，可摻雜離子包括W+6、Mo+6、Ta+5、Nb+5等，而且這些摻雜離子的半徑越大、核外電子數(shù)越多，改變VO2相變溫度效果就越明顯，當前摻雜W+6改變VO2相變溫度最為有效，理論 上每摻雜摩爾百分比為百分之一的W+6, VO2相變溫度可降低23-25°C。目前，鎢摻雜二氧化釩研究及應用多集中在二氧化釩薄膜材料方面，為了拓寬其應用范圍，將VhWxO2粉體與其他材料合成一種復合材料，利用VhWxO2熱敏性質使復合材料的電阻和磁性發(fā)生突變,這種復合材料可在武器裝備、工業(yè)生產及信息領域得到應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱敏銅基復合材料的制備方法，能夠使銅基復合材料在不同溫度下發(fā)生電性能和磁性能突變，表現(xiàn)出熱敏特征。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種熱敏銅基復合材料的制備方法，將AVxWxO2粉末與電解Cu粉進行機械混合，再將混合均勻的復合粉體進行模壓形成毛坯，然后采用熱壓法對復合材料毛坯進行高溫成型工藝。按以下操作步驟實施步驟一按照質量比為3 :7稱量VhWxO2粉體和余量電解Cu粉末，V1^xWxO2粉體中W的摻雜量X為0 — 0. 05 ;步驟二 將稱取的VhWxO2粉末和Cu粉末裝入球磨罐中，按VhWxO2粉末和Cu粉末總質量的15倍 20倍加入磨球，進行12h的混粉；步驟三將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具進行預壓制，壓制壓力10-300KN，保壓30-120秒形成復合材料毛坯；步驟四將步驟三制成的毛坯裝在可加壓模具中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到70(Tl05(TC后，對復合材料坯料在5-30MPa的壓強下進行熱壓并保溫10_60min，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面加工處理，即得到鎢摻雜二氧化釩銅基復合材料。本發(fā)明的特點還在于，步驟二中所述磨球為不銹鋼磨球。步驟四中的保護氣體為N2。本發(fā)明的有益效果是，通過在制備銅基復合材料的過程中加入具有不同鎢含量的二氧化釩粉體顆粒，使銅基復合材料在不同溫度下發(fā)生電性能和磁性能突變，表現(xiàn)出熱敏特征。


圖I是本發(fā)明一種熱敏銅基復合材料的制備方法的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的方法制得的復合材料組織照片；圖3是本發(fā)明的方法制得的復合材料在升溫與降溫過程中電阻突變量圖譜；圖4是本發(fā)明的方法四個實施例制得的四種鎢摻雜二氧化釩銅基復合材料磁性隨溫度變化圖譜。
具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明提供一種熱敏銅基復合材料的制備方法，將VhWxO2粉末與電解Cu粉進行機械混合，再將混合均勻的復合粉體進行模壓形成毛坯，然后采用熱壓法對復合粉體毛坯進行高溫成型。工藝過程如圖I所示，具體按以下步驟進行，步驟一按照質量比為3 :7稱量VhWxO2粉體和余量電解Cu粉末，V1^xWxO2粉體中W+6的摻雜量X為0 — 0. 05 ; 步驟二 然后將稱取的VhWxO2粉末和Cu粉末裝入球磨罐中，按VhWxO2粉末和Cu粉末總質量的15倍 20倍加入不銹鋼磨球，進行12h的混粉；步驟三將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具在四柱式油壓機上進行預壓制，壓制壓力10-300KN，保壓30-120秒形成復合材料毛坯。步驟四將毛坯裝在可加壓模具中，放入保護氣體為N2的氣氛保護熱壓爐內加熱到700 1050°C保溫10-60min，對復合材料坯料在5_30MPa的壓強下進行熱壓并保溫10-60min,當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面加工處理，即得到鎢摻雜二氧化鑰;銅基復合材料。其中Va97Watl3O2粉末按照申請?zhí)枮?01010121899.4 (公開號:101792182A，
公開日2010-08-04)，發(fā)明名稱為一種鎢摻雜二氧化釩粉體材料及其制備方法中所記載的方法獲得。實施例I按照V與Cu的摩爾比為3 :7將未摻雜的VO2粉體和電解Cu粉末，放入球磨罐中，按VO2粉末和Cu粉末總質量的15倍加入磨球，進行12h的混粉；然后，將混好的粉裝將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具在四柱式油壓機上進行預壓制，壓制壓力10KN，保壓30秒形成復合材料毛坯；將坯料裝在可加壓模具中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到700°C保溫30min，并對復合材料坯料在5MPa下進行熱壓，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面經加工處理得到熱敏復合材料，該復合材料熱敏溫度約為68°C。實施例2按照V與Cu的摩爾比稱取未摻雜的Va99WatllO2粉體和電解Cu粉末，放入球磨罐中，按粉末總質量的20倍加入磨球，進行12h的混粉；然后，將混好的粉裝將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具在四柱式油壓機上進行預壓制，壓制壓力110KN，保壓40秒形成復合材料毛坯；將坯料裝在可加壓坩堝中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到800°C保溫lOmin，并對復合材料坯料在15MPa下進行熱壓，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面經加工處理得到熱敏復合材料，該復合材料熱敏溫度約為30°C。實施例3按照V與Cu的摩爾比稱取未摻雜的Va97Watl3O2粉體和電解Cu粉末，放入球磨罐中，按粉末總質量的20倍加入磨球，進行12h的混粉；然后，將混好的粉裝將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具在四柱式油壓機上進行預壓制，壓制壓力150KN，保壓60秒形成復合材料毛坯；將坯料裝在可加壓坩堝中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到900°C保溫20min，并對復合材料坯料在20MPa下進行熱壓，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面經加工處理得到熱敏復合材料，該復合材料熱敏溫度約為0°C。實施例4按照V與Cu的摩爾比稱取未摻雜的\ 95ff0.0502粉體和電解Cu粉末，放入球磨罐中， 按VO2粉末和Cu粉末總質量的17倍加入磨球，進行12h的混粉；然后，將混好的粉裝將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具在四柱式油壓機上進行預壓制，壓制壓力300KN，保壓120秒形成復合材料毛坯；將坯料裝在可加壓坩堝中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到1050°C保溫60min，并對復合材料坯料在30MPa下進行熱壓，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面經加工處理得到熱敏復合材料，該復合材料熱敏溫度約為_60°C。本發(fā)明的方法制得的復合材料的熱敏相變溫度在_60°C _68°C范圍內，隨溫度升高而復合材料熱敏效應增加，反之為降低；隨著鎢離子在二氧化釩中摻雜量的在0-0. 05%范圍內增加，復合材料熱敏相變溫度連續(xù)降低，并伴隨著電性能和磁性能的突變。如圖2所示，為本發(fā)明的方法制備得到的復合材料組織照片，圖中黑色顆粒為VhWxO2，其彌散分布于Cu基體中；圖3是本發(fā)明的方法制備得到的復合材料在升溫與降溫過程中電阻發(fā)生突變量圖譜，電阻突變量如圖3中所示，表明該復合材料電阻對溫度敏感；如圖4所示，四個實施例制得的四種含量的鎢離子摻雜二氧化釩銅基復合材料在升溫和降溫過程中，磁性均發(fā)生變化，表明該復合材料磁性能對溫度敏感。
權利要求
1.一種熱敏銅基復合材料的制備方法，其特征在于，將VhWxO2粉末與電解Cu粉進行機械混合，再將混合均勻的復合粉體進行模壓形成毛坯，然后采用熱壓法對復合粉體毛坯進行高溫成型工藝。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，按以下操作步驟實施 步驟一按照V與Cu的摩爾比為3 :7稱量VhWxO2粉體和余量電解Cu粉末，VhWxO2粉體中W的摻雜量X為0 — 0. 05 ; 步驟二 將稱取的VhWxO2粉末和Cu粉末裝入球磨罐中，按VhWxO2粉末和Cu粉末總質量的15倍 20倍加入磨球，進行12h的混粉； 步驟三將混合均勻的粉末過篩后通過冷壓模具進行預壓制，壓制壓力10-300KN，保壓30-120秒形成復合材料毛坯； 步驟四將步驟三制成的毛坯裝在可加壓模具中，放入氣氛保護熱壓爐內加熱到70(Tl05(TC后，對復合材料坯料在5-30MPa的壓強下進行熱壓并保溫10_60min，當熱壓爐溫度降低到室溫時撤去壓力，對坯料表面加工處理，即得到鎢摻雜二氧化釩銅基復合材料。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟二中所述磨球為不銹鋼磨球。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟四中的保護氣體為N2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱敏銅基復合材料的制備方法，該方法以V1-xWxO2粉末和電解Cu粉末為原料，采用機械球磨將混合粉末攪拌均勻，再通過模壓將復合粉體壓制成坯，然后將毛坯在N2在保護下進行熱壓燒結得到熱敏復合材料。本發(fā)明的方法得到的鎢摻雜二氧化釩銅基復合材料的熱敏相變溫度在-60℃~68℃之間，隨著鎢離子在二氧化釩中摻雜量的在0-0.05%范圍內增加，復合材料熱敏相變溫度連續(xù)降低，并伴隨著電性能和磁性能的突變。
文檔編號C22C9/00GK102816944SQ20121030564
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權日2012年8月24日
發(fā)明者鄒軍濤, 張樂, 王獻輝, 梁淑華, 黃星 申請人:西安理工大學