一种氧化钇增强双尺度铜-石墨复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氧化钇增强双尺度铜

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属基复合材料
，具体涉及一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铜
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石墨复合材料不仅具有优异的导电和导热性能，而且有良好的润滑性能和耐电弧烧蚀性能，因此，其被广泛运用于摩擦材料、自润滑轴承和电接触材料(高速列车的受电弓滑板、航空航天中的导电环或发电机的电刷)多种不同的领域。
[0003]传统铜
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石墨复合材料的基体为粗大的铜晶粒，在高温、高载荷等严苛环境下，铜晶粒很容发生粗化，从而导致材料的抗高温软化性能差，严重影响了材料使用的稳定性和服役寿命。此外，铜和石墨之间互溶度低，润湿性较差，界面为机械互锁，材料在使用过程中石墨易从铜基体中脱落和剥离，对高性能高稳定材料的制备造成一定困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料及其制备方法和应用，本专利技术制备的氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料兼具高致密、抗高温软化且导电良好的优点，能够有效提升铜
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石墨复合材料的力学性能和高温稳定性，延长铜
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石墨复合材料在高温、高载荷条件下的服役寿命。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种氧化钇增强双尺度铜<br/>‑
石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将CuO粉和Y2O3粉混合，得到前驱粉体；所述CuO粉包括纳米CuO粉和微米CuO粉；
[0008]在还原气氛中，将所述前驱粉体进行一次还原，得到一级复合粉；
[0009]将所述一级复合粉进行球磨，得到一级细化复合粉；
[0010]在还原气氛中，将所述一级细化复合粉进行深度还原，得到二级复合粉；
[0011]将所述二级复合粉和改性石墨粉混合，得到Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉；所述改性石墨粉包括石墨粉基体以及依次包覆在所述石墨粉基体表面的镍镀层和铜镀层；
[0012]将所述Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉进行热压烧结，得到氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料。
[0013]优选地，所述纳米CuO粉的平均粒径为40～60nm；所述微米CuO粉的平均粒径为8～12μm；所述纳米CuO粉和微米CuO粉的质量比为3～4.5：1。
[0014]优选地，所述Y2O3粉的平均粒径为40～60nm；所述前驱粉体中Y2O3粉的含量为0.6～4wt.％。
[0015]优选地，所述一次还原的温度为100～150℃；所述一次还原的时间为120～180min。
[0016]优选地，所述深度还原的温度为350～450℃；所述深度还原的时间为120～210min。
[0017]优选地，所述改性石墨粉中镍镀层的厚度为200～300nm；铜镀层的厚度为130～170nm。
[0018]优选地，所述改性石墨粉和Y2O3粉的质量比为1～8：0.6～4。
[0019]优选地，所述热压烧结的温度为750～950℃；所述热压烧结的压力为25～50MPa；保温保压时间为10～25min。
[0020]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料，包括氧化钇、双尺度铜基体和石墨粉；所述双尺度铜基体包括纳米铜和微米铜；所述双尺度铜基体和石墨粉的界面存在Ni、O和Cu组成的过渡层；所述氧化钇和纳米铜包覆在微米铜表面。
[0021]本专利技术提供了上述技术方案所述氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料在摩擦材料、自润滑轴承或电接触材料中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料的制备方法，本专利技术采用纳米CuO粉和微米CuO粉作为CuO原料粉体，经过球磨、两次还原和热压烧结得到由两种尺寸差异明显的晶粒组成的铜基体，显著提高了材料的力学性能；本专利技术加入Y2O3粉，能够抑制制备和使用过程中，因高温导致的晶粒尺寸长大及由此导致的力学性能降低；本专利技术通过将CuO粉和Y2O3粉混合，使Y2O3粉充分分散，尽可能隔离纳米尺寸铜晶粒，显著提高了材料的软化温度。本专利技术采用改性石墨粉为原材料，在空气中，改性石墨粉的铜镀层转变为Cu2O层，通过热压烧结控制石墨/Cu界面处Ni、O、Cu等元素的迁移，形成对石墨近全包覆的界面过渡层，改善复合材料的界面结构，提高材料的致密度、力学性能和稳定性。
[0023]本专利技术采用的制备方法仍属于传统的粉末冶金，未大幅度改变传统铜
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石墨复合材料的制备方法，容易实现与原有设备、工艺的融合，制备的复合材料性能明显提高。实施例结果表明，本专利技术制备的氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料的致密度在98％以上，硬度为90～160HV，软化温度为650～900℃，导电率为33～55IACS％，摩擦系数为0.09～0.20。本专利技术制备的氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料兼具高致密、抗高温软化且导电良好的优点，能够有效提升铜
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石墨复合材料的力学性能和高温稳定性，延长铜
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石墨复合材料在高温、高载荷条件下的服役寿命。
附图说明
[0024]图1为实施例2和对比例1～2制备的复合材料的结合效果SEM图；
[0025]图2为实施例2制备的氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料的双尺度结构EBSD图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将CuO粉和Y2O3粉混合，得到前驱粉体；所述CuO粉包括纳米CuO粉和微米CuO粉；
[0028]在还原气氛中，将所述前驱粉体进行一次还原，得到一级复合粉；
[0029]将所述一级复合粉进行球磨，得到一级细化复合粉；
[0030]在还原气氛中，将所述一级细化复合粉进行深度还原，得到二级复合粉；
[0031]将所述二级复合粉和改性石墨粉混合，得到Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉；所述改性石墨粉包括石墨粉基体以及依次包覆在所述石墨粉基体表面的镍镀层和铜镀层；
[0032]将所述Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉进行热压烧结，得到氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料。
[0033]本专利技术将CuO粉和Y2O3粉混合，得到前驱粉体。在本专利技术中，所述CuO粉包括纳米CuO粉和微米CuO粉。在本专利技术中，所述纳米CuO粉的平均粒径优选为40～60nm，更优选为50nm；所述微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：将CuO粉和Y2O3粉混合，得到前驱粉体；所述CuO粉包括纳米CuO粉和微米CuO粉；在还原气氛中，将所述前驱粉体进行一次还原，得到一级复合粉；将所述一级复合粉进行球磨，得到一级细化复合粉；在还原气氛中，将所述一级细化复合粉进行深度还原，得到二级复合粉；将所述二级复合粉和改性石墨粉混合，得到Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉；所述改性石墨粉包括石墨粉基体以及依次包覆在所述石墨粉基体表面的镍镀层和铜镀层；将所述Cu
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Y2O3‑
石墨复合粉进行热压烧结，得到氧化钇增强双尺度铜
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石墨复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米CuO粉的平均粒径为40～60nm；所述微米CuO粉的平均粒径为8～12μm；所述纳米CuO粉和微米CuO粉的质量比为3～4.5：1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Y2O3粉的平均粒径为40～60nm；所述前驱粉体中Y2O3粉的含量为0.6～4wt.％。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建波，余贵全，孙哲，金世余，祝福泉，
申请(专利权)人：江西先进铜产业研究院，
类型：发明
国别省市：