一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，属于复合材料制备领域，具体步骤是先制备Ti2AlC颗粒悬浮液；再对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理；然后将分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在铜板表面，再将两块铜板叠合、紧固、轧制、剪半，重复以上过程几次，不断添加Ti2AlC颗粒；最后对板材继续进行累积叠轧多个道次。本发明专利技术的制备方法可以显著地提高增强颗粒在基体中的分散性，通过颗粒强化、细晶强化与加工硬化的协同作用，明显地提高了复合材料的硬度和强度，同时不显著降低其导电性能。本发明专利技术制备方法容易操作，工艺简单，成本低廉，可进行批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法
本专利技术属于复合材料制备领域，具体涉及一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法。
技术介绍
随着机器制造、电子通讯、轨道交通、仪表仪器及军工等行业的快速发展，人们对铜及其合金的强度、导电、导热及疲劳等性能要求越来越高。通过在铜及其合金中加入增强相(陶瓷颗粒、晶须、纤维、碳纳米管、石墨烯等)可以有效地增强基体的强度和耐磨性。一般来说，随着增强相含量的增加，铜基复合材料的机械性能提高，但是，当增强相含量较高时会显著降低复合材料的导电性。因此，如何在保持较高电导率水平的前提下大幅地提高强度、硬度的问题已经成为铜基复合材料研究与开发的中心任务。新型三元层状Ti2AlC陶瓷颗粒既具有金属的性能，有很好的导热性能和导电性能，同时又具有陶瓷的性能，高熔点，高热稳定性和良好的抗氧化性能，是高性能铜基复合材料理想的增强相。传统的粉末冶金、铸造、喷射沉积等工艺不能有效地解决Ti2AlC颗粒在铜基体材料中的分散问题，而这个问题直接影响Ti2AlC颗粒的增强效果，进而影响复合材料的电学和力学等性能。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，不仅可以显著地提高增强颗粒在基体中的分散性，而且明显地提高了复合材料的硬度和强度，同时不显著降低其导电性能。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将Ti2AlC颗粒放入酒精和丙酮的混合溶液中，高速分散后制成分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在处理后的纯铜板表面，然后在该表面叠合一层纯铜板，经紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，持续喷洒Ti2AlC颗粒，所喷洒的Ti2AlC的体积分数为纯铜板的2～4％，进行多个道次的累积叠轧得到板材；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行不同道次的累积叠轧，得到组织均匀的Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料。作为优选，步骤一中，所述的高速分散的时间为30～60min。作为优选，步骤一中，所述的酒精和丙酮的体积比为1：2。作为优选，步骤一中，所述的Ti2AlC颗粒的粒径为100～200nm。作为优选，步骤三中，所述的累积叠轧道次为2～4次。作为优选，步骤三中，所述累积叠轧时，每道次的压下量约为55～65％。作为优选，步骤四中，所述累积叠轧道次为4～6次。作为优选，步骤四中，所述累积叠轧时，每道次的压下量约为50％。作为优选，步骤三、步骤四中，所述累积叠轧过程均不进行预热和润滑，轧制速度为0.34m/s。有益效果：与现有技术相比，本专利技术将制备超细晶金属板材的累积叠轧技术应用于制备颗粒增强铜基复合材料，可以显著地提高增强颗粒在基体中的分散性，通过颗粒强化、细晶强化与加工硬化的协同作用，明显地提高了复合材料的硬度和强度，同时不显著降低其导电性能；通过调控Ti2AlC颗粒含量、叠轧压下量和叠轧道次，实现了材料微结构和性能的可控制备；并且本专利技术制备材料所需设备为常规工业轧机，制备方法容易操作，工艺简单，成本低廉，可进行批量生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将Ti2AlC颗粒放入酒精和丙酮的混合溶液中，高速分散后制成分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在处理后的纯铜板表面，然后在该表面叠合一层纯铜板，经紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，持续喷洒Ti2AlC颗粒，所喷洒的Ti2AlC的体积分数为纯铜板的2～4％，进行多个道次的累积叠轧得到板材；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行不同道次的累积叠轧，得到组织均匀的Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料。步骤一中，所述的高速分散的时间为30～60min。步骤一中，所述的酒精和丙酮的体积比为1：2。步骤一中，所述的Ti2AlC颗粒的粒径为100～200nm。步骤三中，所述的累积叠轧道次为2～4次。步骤三中，所述累积叠轧时，每道次的压下量约为55～65％。步骤四中，所述累积叠轧道次为4～6次。步骤四中，所述累积叠轧时，每道次的压下量约为50％。步骤三、步骤四中，所述累积叠轧过程均不进行预热和润滑，轧制速度为0.34m/s。实施例1本实施例以添加2vol％Ti2AlC颗粒累积叠轧制备Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料为例，无氧纯铜板的尺寸为200mm×25mm×1mm，Ti2AlC颗粒的尺寸为100～200nm。该Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法为：步骤一：将0.45g的Ti2AlC颗粒放入200ml的酒精和丙酮的混合溶液中高速分散30min，制成Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将一半的分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在铜板表面，再将两块铜板叠合、紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，添加Ti2AlC颗粒，进行2个道次的累积叠轧，每道次的压下量约为60％；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行累积叠轧至6道次，每道次的压下量约为50％。该实施例Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的性能如表1所示：室温下的导电率为93.5％；显微硬度为135.33Hv0.05，是原始退火态纯铜(50.88Hv0.05)的2.69倍；抗拉强度为489.56MPa，是原始退火态纯铜(220.67MPa)的2.22倍。实施例2本实施例以添加2vol％Ti2AlC颗粒累积叠轧制备Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料为例，无氧纯铜板的尺寸为200mm×25mm×1mm，Ti2AlC颗粒的尺寸为100～200nm。该Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法为：步骤一：将0.45g的Ti2AlC颗粒放入200ml的酒精和丙酮的混合溶液中高速分散30min，制成Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将一半的分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在铜板表面，再将两块铜板叠合、紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，添加Ti2AlC颗粒，进行2个道次的累积叠轧，每道次的压下量约为60％；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行累积叠轧至8道次，每道次的压下量约为50％。该实施例Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的性能如表1所示：室温下的导电率为93.2％；显微硬度为138.13Hv0.05；抗拉强度为495.81MPa，比原始退火态纯铜和相同叠轧道次的纯铜(对比例)分别高出275.14MPa和29.88MPa，另外，与实施例1对比发现累积叠轧6道次后强度达到饱和。实施例3本实施例以添加4vol％Ti2AlC颗粒累积叠轧制备Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料为例，无氧纯铜板的尺寸为200mm×25mm×1mm，Ti2AlC颗粒的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将Ti2AlC颗粒放入酒精和丙酮的混合溶液中，高速分散后制成分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在处理后的纯铜板表面，然后在该表面叠合一层纯铜板，经紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，持续喷洒Ti2AlC颗粒，所喷洒的Ti2AlC的体积分数为纯铜板的2～4％，进行多个道次的累积叠轧得到板材；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行不同道次的累积叠轧，得到组织均匀的Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将Ti2AlC颗粒放入酒精和丙酮的混合溶液中，高速分散后制成分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液；步骤二：对完全退火态的无氧纯铜板进行表面处理，去除表面油污和氧化膜；步骤三：将分散好的Ti2AlC颗粒悬浮液均匀地喷在处理后的纯铜板表面，然后在该表面叠合一层纯铜板，经紧固、轧制、剪半，重复以上的过程，持续喷洒Ti2AlC颗粒，所喷洒的Ti2AlC的体积分数为纯铜板的2～4％，进行多个道次的累积叠轧得到板材；步骤四：不再添加Ti2AlC颗粒，将步骤三得到的板材继续进行不同道次的累积叠轧，得到组织均匀的Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的高速分散的时间为30～60min。3.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的酒精...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学然，曹宇豪，安晶，庞绍平，苏桂花，姜翠凤，杨子润，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32