CN110331308A - 易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，它的工艺步骤包括：预处理、等静压及内氧化烧结、还原性烧结和塑性变形，该方法由于纳米氧化铝陶瓷相的引入，使得该复合材料具备弥散强化的特点，使其强度明显高于普通碲铜合金，同时，由于纳米氧化铝陶瓷相具有较高的高温稳定性能，使其抗高温软化性能要明显由于普通碲铜合金，其高温软化温度可达800～900℃，同时又保留了碲铜合金本身易车削特点，使得其易于加工并可应用于较高温度下服役。

Description

易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工工艺领域，具体是一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法。
背景技术
碲铜合金材料兼顾了极好的易切削性能和优良的导电、导热性能，同时具备抗腐蚀和抗电烧蚀性能，冷热加工性能较好，可锻造、铸造、挤压拉制、冲制模压。产品可加工成板、片、棒、丝、管等型材和多种异型材，受制于材料本身的限制，碲铜合金难以避免以下缺点：
(1)高温强度较差
碲铜合金具有良好的车削性能，但在高温条件下极易软化，虽具有良好的导电性及加工性能，但受制于软化温度过低的弊端，致使其可服役范围大大缩小
(2)强度较低
碲铜合金较为软脆，强度较低，不能满足在较高应力条件下的服役。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，通过利用弥散分布的氧化铝，一方面提高碲铜材料强度，克服其软脆特征，另一方面，在保持其良好切削性能的同时提高其使用高温强度，使其满足更复杂条件下的使用。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，它包括以下步骤：
(1)预处理
将碲铜采用气雾法制粉，将铝粉与上述碲铜粉末混合后通过球磨机进行研磨，球磨机研磨完成后将混合粉末烘干；
(2)等静压及内氧化烧结
采用室温冷等静压，制得棒坯，之后进行真空气氛烧结，在烧结过程中通入氧气。
(3)还原性烧结
再次真空气氛烧结，通入氢气，制得氧化铝碲铜复合材料棒坯。
(4)塑性变形
将制得的棒坯进行挤压变形，切割分条后制得氧化铝碲铜复合板材或棒材。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中所述的碲铜中碲的含量为0.4％～0.7％，其余为铜。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中被制成粉的碲铜的粒度为200目～400目。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中所述铝粉的质量百分比为0.1％～1％。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中球磨机在进行研磨时，球料比为6～10:1，球磨时间为1～5h，球磨介质为无水乙醇。
作为本发明的进一步优选，步骤(1)中烘干是在110℃下烘干30min。
作为本发明的进一步优选，步骤(2)中冷等静压处理时的压力为220～370MPa，保压时间为3～15min，冷等静压处理后制得的棒坯的直径为高为500mm。
作为本发明的进一步优选，步骤(2)中真空气氛烧结的温度为900～990℃，烧结的时间为1～5h，烧结过程中通入0.2MPa～1MPa高纯氧气。
作为本发明的进一步优选，步骤(3)中再次真空气氛烧结时，烧结温度为900～950℃，保温时间为0.5～4h，通入0.2MPa～1MPa氢气。
作为本发明的进一步优选，步骤(3)中制得的氧化铝碲铜复合材料棒坯的直径为高为500mm。
有益效果：本发明所述的一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)通过内氧化烧结、还原性烧结工序，使纳米氧化铝陶瓷相的引入，使得该复合材料具备弥散强化的特点，使其强度明显高于普通碲铜合金；
(2)由于纳米氧化铝陶瓷相具有较高的高温稳定性能，使其抗高温软化性能要明显由于普通碲铜合金，其高温软化温度可达800～900℃，同时又保留了碲铜合金本身易车削特点，使得其易于加工并可应用于较高温度下服役。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明所述的一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，它的工艺步骤包括：预处理、等静压及内氧化烧结、还原性烧结和塑性变形。
实施例1
(1)预处理
将碲含量为0.4％，其余为铜的碲铜采用气雾法制粉，被制成粉的碲铜的粒度为200目，将质量百分比为0.1％的铝粉与上述碲铜粉末混合后通过球磨机进行研磨，球磨机在进行研磨时，球料比为6:1，球磨时间为1h，球磨介质为无水乙醇，球磨机研磨完成后将混合粉末在110℃下烘干30min；
(2)等静压及内氧化烧结
采用室温冷等静压，冷等静压处理的时压力为220MPa，保压时间为3min，冷等静压处理后制得的棒坯的直径为高为500mm，之后进行真空气氛烧结，真空气氛烧结的温度为900℃，烧结的时间为1h，烧结过程中通入0.2MPa高纯氧气；
(3)还原性烧结
再次真空气氛烧结，烧结温度为900℃，保温时间为0.5h，通入0.2MPa氢气，制得直径为高为500mm的氧化铝碲铜复合材料棒坯。
(4)塑性变形
将制得的棒坯进行挤压变形，挤压温度为900℃，切割分条后制得直径为高为500mm的氧化铝碲铜复合棒材，其性能如下表：
表1为实施例1后氧化铝碲铜复合材料性能表
实施例2
(1)预处理
将碲含量为0.5％，其余为铜的碲铜采用气雾法制粉，被制成粉的碲铜的粒度为300目，将质量百分比为0.5％的铝粉与上述碲铜粉末混合后通过球磨机进行研磨，球磨机在进行研磨时，球料比为8:1，球磨时间为3h，球磨介质为无水乙醇，球磨机研磨完成后将混合粉末在110℃下烘干30min；
(2)等静压及内氧化烧结
采用室温冷等静压，冷等静压处理的时压力为300MPa，保压时间为10min，冷等静压处理后制得的棒坯的直径为高为500mm，之后进行真空气氛烧结，真空气氛烧结的温度为950℃，烧结的时间为4h，烧结过程中通入0.5MPa高纯氧气；
(3)还原性烧结
再次真空气氛烧结，烧结温度为930℃，保温时间为2h，通入0.6MPa氢气，制得直径为高为500mm的氧化铝碲铜复合材料棒坯。
(4)塑性变形
将制得的棒坯进行挤压变形，挤压温度为920℃，切割分条后制得宽为50mm，厚为2mm，长为500mm氧化铝碲铜复合板材，其性能如下表：
表2为实施例1后氧化铝碲铜复合材料性能表
实施例3
(1)预处理
将碲含量为0.7％，其余为铜的碲铜采用气雾法制粉，被制成粉的碲铜的粒度为400目，将质量百分比为1％的铝粉与上述碲铜粉末混合后通过球磨机进行研磨，球磨机在进行研磨时，球料比为10:1，球磨时间为5h，球磨介质为无水乙醇，球磨机研磨完成后将混合粉末在110℃下烘干30min；
(2)等静压及内氧化烧结
采用室温冷等静压，冷等静压处理的时压力为370MPa，保压时间为15min，冷等静压处理后制得的棒坯的直径为高为500mm，之后进行真空气氛烧结，真空气氛烧结的温度为990℃，烧结的时间为5h，烧结过程中通入1MPa高纯氧气；
(3)还原性烧结
再次真空气氛烧结，烧结温度为950℃，保温时间为4h，通入1MPa氢气，制得直径为高为500mm的氧化铝碲铜复合材料棒坯。
(4)塑性变形
将制得的棒坯进行挤压变形，挤压温度为960℃，切割分条后制得直径为高为500mm的氧化铝碲铜复合棒材，其性能如下表。
表3为实施例1后氧化铝碲铜复合材料性能表
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)预处理
将碲铜采用气雾法制粉，将铝粉与上述碲铜粉末混合后通过球磨机进行研磨，球磨机研磨完成后将混合粉末烘干；
(2)等静压及内氧化烧结
采用室温冷等静压，制得棒坯，之后进行真空气氛烧结，在烧结过程中通入氧气。
(3)还原性烧结
再次真空气氛烧结，通入氢气，制得氧化铝碲铜复合材料棒坯。
(4)塑性变形
将制得的棒坯进行挤压变形，切割分条后制得氧化铝碲铜复合板材或棒材。
2.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碲铜中碲的含量为0.4％～0.7％，其余为铜。
3.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中被制成粉的碲铜的粒度为200目～400目。
4.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述铝粉的质量百分比为0.1％～1％。
5.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中球磨机在进行研磨时，球料比为6～10:1，球磨时间为1～5h，球磨介质为无水乙醇。
6.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中烘干是在110℃下烘干30min。
7.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中冷等静压处理时的压力为220～370MPa，保压时间为3～15min，冷等静压处理后制得的棒坯的直径为高为500mm。
8.根据权利要求1所述的易车削氧化铝弥散强化碲铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中真空气氛烧结的温度为900～990℃，烧结的时间为1～5h，烧结过程中通入0.2MPa～1MPa高纯氧气。
9.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中再次真空气氛烧结时，烧结温度为900～950℃，保温时间为0.5～4h，通入0.2MPa～1MPa氢气。
10.根据权利要求1所述的一种氧化铝铬锆铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中制得的氧化铝碲铜复合材料棒坯的直径为高为500mm。
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