本發(fā)明屬于陶瓷相增強金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料，還涉及該復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

銅基復(fù)合材料兼?zhèn)涓邚姸?、高?dǎo)電率，而且硬度高、耐磨性好等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于電器、電子等工業(yè)鄰域，并成為研究熱點之一。目前，cu基復(fù)合材料按其微觀組織結(jié)構(gòu)的不同可分為顆粒增強、晶須增強和纖維增強三種類型。由于顆粒增強、晶須增強銅基復(fù)合材料在制造工藝上與傳統(tǒng)金屬的制造工藝差別小，適應(yīng)性強，成本低，性能上也具有競爭性，使顆粒增強、晶須增強cu基復(fù)合材料成為最有發(fā)展前途、最有可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的新材料之一。

目前關(guān)于銅基復(fù)合材料的制備方法和性能研究雖取得了不少進展，但大部分研究集中于一種增強相，如sic、al2o3、ti2snc、tib2等顆粒增強銅基復(fù)合材料，顆粒和晶須混雜增強銅基復(fù)合材料的研究很少見。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料，該材料為顆粒和晶須混雜增強銅基復(fù)合材料，具有理想的強度和硬度。

本發(fā)明的另一目的是提供上述復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明所采用的一個技術(shù)方案是，一種tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料，tib和tib2同時存在于cu基體中，tib為晶須狀，tib2為顆粒狀。

進一步地，cu:ti:b的質(zhì)量比為(96.55～97.13)：(2.34～3.1)：(0.35～0.53)。

本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是，上述tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備cu-b中間合金

分別稱取純cu和純b，純b占二者總質(zhì)量的2.6％～6％，將二者置于剛玉坩堝中，在真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)熔煉，制得cu-b中間合金；

步驟2，制備cu-ti中間合金

分別稱取純cu和純ti，純ti占二者總質(zhì)量的4％～8％，將二者置于剛玉坩堝中，放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，按照與步驟1相同的條件熔煉，制得cu-ti中間合金；

步驟3，制備tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料

按照cu:ti:b的質(zhì)量比為(96.55～97.13)：(2.34～3.1)：(0.35～0.53)的比例稱取步驟1、2制得的兩種中間合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti中間合金分別放在兩個石墨坩堝內(nèi)，將稱量后的純銅分配在這兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量相等；然后將兩個坩堝放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)融化，并澆注到模具中得到復(fù)合材料；

步驟4，后處理

將步驟3制得的復(fù)合材料進行冷軋?zhí)幚砗腿?yīng)力退火，得到所述tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料。

本發(fā)明的特點還在于：

步驟1和步驟2的純cu、純b和純ti既可以為粉末材料，也可以為塊狀材料；若為粉末材料，先將兩種粉末球磨混合，然后壓制成塊狀材料，再進行熔煉。

步驟1和步驟2的真空熔煉為：待熔化溫度達到1150～1200℃，在該溫度下保溫3～4min。

步驟3的真空熔煉為：待熔化溫度達到1250～1500℃，在該溫度下保溫2～4min。

步驟3待熔化后以相同的澆注速度，同時澆注到銅模里，澆注過程中，首先讓兩種母合金先在坩堝的上口處接觸并發(fā)生反應(yīng)，然后依靠重力，澆注到銅模中。

步驟4的冷軋?zhí)幚淼淖冃瘟繛?5％～35％。

步驟4的去應(yīng)力退火工藝為：200-350℃，保溫2h。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料，晶須狀tib和顆粒狀tib2同時存在于cu基體中，使得該材料硬度、強度均較高，在制造工藝上與傳統(tǒng)金屬的制造工藝差別小，適應(yīng)性強，成本低，性能上也具有競爭性，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有較大的發(fā)展前途。

附圖說明

圖1是本發(fā)明半圓型石墨坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的金相顯微組織圖；

圖3是本發(fā)明實施例2的金相顯微組織圖；

圖4是本發(fā)明對比例的金相顯微組織圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。

本發(fā)明tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料的制備方法為：首先分別熔煉制得cu-b中間合金和cu-ti中間合金，最后按一定的cu:ti:b質(zhì)量百分比來稱量所需兩種合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti兩種合金分別放在兩個半圓型石墨坩堝內(nèi)，并將稱量的純銅分配在這兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量基本相等。通過真空感應(yīng)熔煉，讓兩種母合金熔化，再以相同的澆注速度，同時澆注到銅模中。最后對復(fù)合材料進行冷軋?zhí)幚砗腿?yīng)力退火，即得到tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料。

具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備cu-b中間合金

分別稱取cu粉和b粉，b粉占總質(zhì)量的2.6％～6％，裝入混料機中，加入磨球?qū)⒎勰┗旌暇鶆颍瑢⒒旌暇鶆虻姆勰┩ㄟ^冷壓模具壓制成毛坯。將毛坯置于剛玉坩堝中，放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，待熔化溫度達到1150～1200℃，在該溫度下保溫3～4min，冷卻之后取出試樣，制得cu-b中間合金。

該步驟也可以采用cu塊和b塊直接進行真空熔煉，制備cu-b中間合金。

步驟2，制備cu-ti中間合金

分別稱取cu塊和ti塊，ti塊占總質(zhì)量的4％～8％，將cu塊和ti塊置于剛玉坩堝中，放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，待熔化溫度達到1150～1200℃，在該溫度下保溫3～4min，冷卻之后取出試樣，制得cu-ti中間合金。

該步驟也可以采用cu粉和ti粉，先進行球磨混合均勻，壓制成毛坯后，再進行真空熔煉，制備cu-ti中間合金。

步驟3，制備tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料

按照cu:ti:b的質(zhì)量比為(96.55-97.13)：(2.34-3.1)：(0.35-0.53)的比例稱取步驟1、2制得的兩種中間合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti兩種合金分別放在兩個半圓型石墨坩堝內(nèi)，如圖1所示，將稱量后的純銅分配在這兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量基本相等。然后將兩個坩堝放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，在1250～1500℃下保溫2～4min，讓兩種合金同時熔化，待熔化后以相同的澆注速度，同時澆注到銅模里，澆注過程中：首先讓兩種母合金先在坩堝的上口處接觸并發(fā)生反應(yīng)，然后依靠重力，澆注到銅模中，即得到復(fù)合材料。

步驟4，后處理

將步驟3制得的復(fù)合材料，在軋機上進行冷軋，軋制5～10道次，控制變形量為25％～35％，然后再進行去應(yīng)力退火，其工藝為：200-350℃，保溫2h，即得到本發(fā)明的tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料。

采用本發(fā)明制備的tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料，tib和tib2同時存在于cu基體中，tib為晶須狀，tib2為顆粒狀。

實施例1

稱取cu粉和b粉，b粉占二者總質(zhì)量的6％，裝入混料機中，按粉末總質(zhì)量的2倍加入磨球，以100r/min的轉(zhuǎn)速混粉8h，濾過磨球得到混合均勻的粉末。將混合粉末經(jīng)過壓強為400mpa，保壓30秒預(yù)壓形成毛坯。將毛坯裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，然后進行真空感應(yīng)熔煉，待熔化溫度達到1150℃，在該溫度下保溫3min，關(guān)閉電源，冷卻之后取出試樣，制得cu-b中間合金。稱取cu塊和ti塊，ti塊占二者總質(zhì)量的8％，將cu塊、ti塊也裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，經(jīng)過同樣條件下的真空感應(yīng)熔煉后制得cu-ti中間合金。按cu:ti:b的質(zhì)量比為96.55：3.10：0.35的比例稱取所需兩種合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti兩種合金分別放在兩個高度為75mm，直徑45mm的半圓型石墨坩堝內(nèi)，將純銅分配在放合金的兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量基本相等，然后放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，在1250℃下保溫2min，讓兩種合金同時熔化，待熔化后以相同的澆注速度，同時澆注，首先讓兩種母合金先在坩堝的上口處接觸并發(fā)生反應(yīng)，然后依靠重力，澆注到高度為120mm，直徑13mm的銅模里，即得到tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料。將復(fù)合材料在軋機上軋制10道次，控制變形量為25％，最后200℃，保溫2h去應(yīng)力退火。

本實施例的復(fù)合材料的金相顯微組織如圖2所示，cu基體中，第二相形貌既有晶須狀的tib，也有顆粒狀的tib2，tib多于tib2。

實施例2

稱取cu粉和b粉，b粉占總質(zhì)量的4％，裝入混料機中，按粉末總質(zhì)量的2倍加入磨球，以100r/min的轉(zhuǎn)速混粉8h；經(jīng)過壓強為400mpa，保壓30秒預(yù)壓形成毛坯。將毛坯裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，進行真空感應(yīng)熔煉，待熔化溫度達到1200℃，在該溫度下保溫4min，關(guān)閉電源，冷卻之后取出試樣，制得cu-b中間合金。稱取cu塊和ti塊，ti塊占總質(zhì)量的6％，將cu塊、ti塊也裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，經(jīng)過同樣條件下的真空感應(yīng)熔煉后制得cu-ti中間合金。按cu:ti:b的質(zhì)量比為97.13：2.34：0.53的比例稱取所需兩種合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti兩種合金分別放在兩個高度為75mm，直徑45mm的半圓型石墨坩堝內(nèi)，將純銅分配在放合金的兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量基本相等，然后放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，在1500℃下保溫4min，讓兩種合金同時熔化，待熔化后以相同的澆注速度，同時澆注，首先讓兩種母合金先在坩堝的上口處接觸并發(fā)生反應(yīng)，然后依靠重力，澆注到高度為120mm，直徑13mm的銅模里，即得到tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料。將復(fù)合材料在軋機上軋制10道次，控制變形量為35％，最后250℃，保溫2h去應(yīng)力退火。

本實施例的復(fù)合材料的金相顯微組織如圖3所示，cu基體中，第二相形貌既有晶須狀的tib，也有顆粒狀的tib2，tib2多于tib。

實施例3

稱取cu粉和b粉，b粉占總質(zhì)量的2.67％，裝入混料機中，按粉末總質(zhì)量的2倍加入磨球，以100r/min的轉(zhuǎn)速混粉8h；經(jīng)過壓強為400mpa，保壓30秒預(yù)壓形成毛坯。將毛坯裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，進行真空感應(yīng)熔煉，待熔化溫度達到1200℃，在該溫度下保溫4min，關(guān)閉電源，冷卻之后取出試樣，制得cu-b中間合金。稱取cu塊和ti塊，ti塊占總質(zhì)量的6％，將cu塊、ti塊也裝在40×40mm的高純度直筒剛玉坩堝中，經(jīng)過同樣條件下的真空感應(yīng)熔煉后制得cu-ti中間合金。按cu:ti:b的質(zhì)量比為97.13：2.34：0.53的比例稱取所需兩種合金和純銅的重量，將稱量后的cu-b和cu-ti兩種合金分別放在兩個高度為75mm，直徑45mm的半圓型石墨坩堝內(nèi)，將純銅分配在放合金的兩個坩堝內(nèi)，分配的原則是保證兩個坩堝內(nèi)總重量基本相等，然后放進真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，在1350℃下保溫4min，讓兩種合金同時熔化，待熔化后以相同的澆注速度，同時澆注，首先讓兩種母合金先在坩堝的上口處接觸并發(fā)生反應(yīng)，然后依靠重力，澆注到高度為120mm，直徑13mm的銅模里，即得到tib/tib2混雜增強cu復(fù)合材料。將復(fù)合材料在軋機上軋制8道次，控制變形量為30％，最后350℃，保溫2h去應(yīng)力退火。

對比例

按照本發(fā)明的方法，另外制備了一種tib2/tib混雜增強cu復(fù)合材料，其不同之處在于，該復(fù)合材料的cu:ti:b的質(zhì)量百分比分別為97.48：1.88：0.64。其金相顯微組織如圖4所示，cu基體中，第二相形貌全部為顆粒狀的tib2均勻分布在cu基體中，沒有晶須狀的tib。

對比實施例1、2和對比例的三種復(fù)合材料的性能，如表1所示。

表1三種復(fù)合材料的性能

表1結(jié)果表明，本發(fā)明的tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料與tib2增強cu基復(fù)合材料相比，硬度、強度均較高，這主要是由于試樣中有tib晶須生成，tib晶須與完好晶體的理論強度值相似，能夠起到很好的強化作用。本發(fā)明tib/tib2混雜增強cu基復(fù)合材料在制造工藝上與傳統(tǒng)金屬的制造工藝差別小，適應(yīng)性強，成本低，性能上也具有競爭性，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有較大的發(fā)展前途。