一种紫铜颗粒增强镁基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紫铜颗粒增强镁基复合材料及其制备方法，具体涉及镁基复合材料领域，包括原料按重量百分比计包括纯镁或镁合金基体90wt％

【技术实现步骤摘要】
一种紫铜颗粒增强镁基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镁基复合材料
，更具体地说，本专利技术涉及一种紫铜颗粒增强镁基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁与镁合金是目前为止密度最小的金属结构材料，约为1.7
‑
1.8g/cm3，不仅如此，镁还拥有优异的导热性能，纯镁的热导率为156W/(m
·
k)，目前常用的散热材料为铜及铜合金，铝及铝合金，镁及镁合金，然而铜、铝合金的密度却都比镁更高，镁的密度约为铜的1/5，铝的2/3，为了适应目前电子3C产品对轻质量的追求，镁因其低密度的特性作为散热材料具有独特的优势。
[0003]当前关于高功能性镁合金和镁基复合材料的研发主要有两种思路：(1)传统的合金化思路。比如为了获得高导热性能镁合金，就将具有极高导热性能的银(Ag)、铜(Cu)等金属，按照合金化方式，溶解于镁(Mg)或镁合金(Mg alloy)基体中，形成所谓的Mg
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Ag或Mg
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Cu系合金。由于Ag或Cu是以离散原子形式与Mg形成置换固溶体，或间隙固溶体，使得Ag或Cu失去了Ag
‑
Ag或Cu
‑
Cu原子相邻，高速传播热(声子、电子)的基本特性，因而往往不能得到高的导热性能，一般只是略有提高，发挥不出Ag或者Cu的超高热导性能。(2)采用具有超高导热性能的陶瓷颗粒或纤维、晶须、长丝或短丝，与镁或镁合金形成复合材料，以实现高热导率。但是这些增强物由于尺度太小(已经经过大量研究和产业化材料或产品证明了，颗粒度越小，力学性能越高；纤维或丝直径越小，复合材料力学性能越高)，因而丧失了其超高导热性能，或者由于纤维材料的热学性能的强烈各向异性，从而导致复合材料的热导率较低，甚至低于单一基体镁或镁合金，不能达成高热导率的目标。
[0004]在电子信息系统、机械装备系统中，要求材料不仅能够满足轻量化要求，还需要拥有良好的散热性能与力学性能。因此开发一款具有轻量化特性，又具有高热导率与良好力学性能的镁基复合材料，是目前镁质新材料开发的重要方向。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种紫铜颗粒增强镁基复合材料及其制备方法，本专利技术所要解决的技术问题是：现有的高功能性镁合金和镁基复合材料不能达成高热导率和力学性能要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，包括原料按重量百分比计包括镁基体90wt％
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97.5wt％和Cu辅材2.5wt％
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10wt％，其中Cu辅材是以颗粒形式存在的紫Cu，且镁基体的粒径为2.5
‑
100μm，紫Cu颗粒直径在40
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200μm(
±
10μm)，Cu颗粒均匀分布在镁基体中；
[0007]镁基体设置为镁或镁合金。
[0008]在一个优选的实施方式中，原料按重量百分比计包括镁基体92.5wt％和Cu辅材7.5wt％。
[0009]在一个优选的实施方式中，所述Cu颗粒设置为高纯度的紫Cu粗颗粒或单晶体颗粒，Cu含量≥99.90％。
[0010]在一个优选的实施方式中，所述Cu颗粒设置为球形颗粒、近球形颗粒或者等轴状颗粒。
[0011]在一个优选的实施方式中，所述Cu颗粒设置为由非球磨法制得的颗粒，或者是虽然经由球磨混料法制得，但是经过了充分再结晶退火后的颗粒。
[0012]本专利技术还包括一种紫铜颗粒增强镁基复合材料的方法，具体加工步骤如下：
[0013]S1、原料混合；
[0014]S1.1：按比例准备纯Mg粉末和紫Cu颗粒粉末将装入球磨罐中，为防止氧化，并向球磨罐内充入氩气进行保护；
[0015]S1.2：为使混合粉末分散均匀，将步骤S1.1中研磨完成的Mg/Cu粉末使用行星式球磨机进行混料，得到Mg/Cu复合粉末，该过程目的仅为混匀粉末，而不达到研磨效果；
[0016]S2、冷压成型：将步骤S1.2中混匀后的Mg/Cu复合粉末装入模具中，采用液压机将粉末缓慢加压至650MPa后冷压成型，保压10min；
[0017]S3、烧结：以360℃的温度烧结45min，烧结过程中氩气氛围保护，得到复合材料；
[0018]S4、热压：将烧结后的复合材料在液压机上进行热压，施加压力为440MPa，保压10min，得到复合材料坯料；
[0019]S5、热挤压：将步骤S4中得到的复合材料坯料在210℃的温度下进行热挤压，挤压比为20:1，最后得到Φ10mm棒状镁铜复合材料。
[0020]在一个优选的实施方式中，所述步骤S1.2中行星式球磨机混料条件设置为转速为150rpm，时间为1h。
[0021]在一个优选的实施方式中，所述步骤S2和步骤S4中使用的液压机均设置为200吨立式液压机。
[0022]本专利技术的技术效果和优点：
[0023]1、本专利技术采用室温进行复合或加工成型，以及在室温～250
±
50℃温成型，属于较低温度制备，可以有效节约资源，降低成本，减少能源消耗，并且制备流程简单，易于工业化生产。
[0024]2、本专利技术制备的紫铜颗粒增强镁基复合材料，发挥出了Cu颗粒自身的高导热特性，避免了合金化带来的缺陷，同时采用微米级球形(近球形)Cu颗粒，克服了传统陶瓷颗粒与纤维、晶须增强镁基复合材料的低导热缺陷。
[0025]3、本专利技术材料克服了镁及镁合金力学性能较低的缺点，加入Cu颗粒后有效提高了复合材料的力学性能，同时保留了镁轻质与高导热特性，拓宽了其作为散热材料的应用领域。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的复合材料的光学显微组织图。
[0027]图2为本专利技术的原始Cu颗粒与复合材料中Cu颗粒光学显微组织比对图。
[0028]图3为本专利技术的镁基体与复合材料屈服强度对比柱状图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1：
[0031]本专利技术提供了一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其中包括包括原料按重量百分比计包括镁基体90wt％
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97.5wt％和Cu辅材2.5wt％
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10wt％，其中Cu辅材是以颗粒形式存在的紫Cu，且镁基体的粒径为2.5
‑
100μm，紫Cu颗粒直径在40
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200μm(
±
10μm)，Cu颗粒均匀分布在镁基体中；
[0032]Cu颗粒设置为高纯度的紫Cu粗颗粒或单晶体颗粒，Cu含量≥99.90％；Cu颗粒设置为球形颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其特征在于：原料按重量百分比计包括镁基体90wt％
‑
97.5wt％和Cu辅材2.5wt％
‑
10wt％，其中Cu辅材是以颗粒形式存在的紫Cu，且镁基体的粒径为2.5
‑
100μm，紫Cu颗粒直径在40
‑
200μm(
±
10μm)，紫Cu颗粒为粗晶粒或单晶体颗粒，且均匀分布在镁基体中；镁基体设置为镁或镁合金。2.根据权利要求1所述的一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其特征在于：原料按重量百分比计包括镁基体92.5wt％和Cu辅材7.5wt％。3.根据权利要求1所述的一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其特征在于：所述紫Cu颗粒设置为高纯度的粗颗粒或单晶体颗粒，Cu含量≥99.90％。4.根据权利要求3所述的一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其特征在于：所述Cu颗粒设置为球形颗粒、近球形颗粒或者等轴状颗粒。5.根据权利要求4所述的一种紫铜颗粒增强镁基复合材料，其特征在于：所述Cu颗粒设置为由非球磨法制得的颗粒，或者是虽然经由球磨混料法制得，但是经过了充分再结晶退火后的颗粒。6.一种用于制备权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：卢贤文，范玲玲，郭旭，张钰雯茜，权高峰，
申请(专利权)人：刘满全，
类型：发明
国别省市：