铜基合金以及使用其形成的金属基质复合材料制造技术

本公开内容一般地涉及铜基合金，并且更具体地涉及适于形成金属基质复合

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜基合金以及使用其形成的金属基质复合材料
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年4月1日提交的名称为“COPPER
‑
BASED ALLOY AND METAL MATRIX COMPOSITE FORMED USING SAME”的美国临时申请号
63/169669
的优先权权益，其内容通过引用以其全部并入本文
。

技术介绍


[0003]本公开内容一般地涉及碳化钨颗粒，并且更具体地涉及纹理化球状碳化钨
、
由其形成的复合材料以及应用该复合材料的方法
。
[0004]相关技术的描述
[0005]金属基质复合材料
(MMC)
是指包含嵌入金属基质中的颗粒的复合材料
。MMC
通常包含高熔融温度的金属粉末，该金属粉末渗透有单一金属或更常见的具有比粉末更低熔融温度的合金
。MMC
具有多种应用，包含采矿设备
。MMC
的物理性质可以通过部件材料及其制造方法进行工程设计
。

技术实现思路

[0006]在一个方面，描述了一种合金
。
在一些方面，合金包含：
5.6
‑
10.4
重量百分比
(wt.
％
)
的锰
(Mn)
；
3.5
‑
6.5wt.
％的镍
(Ni)
；<br/>1.4
‑
4wt.
％的锡
(Sn)
；以及超过
55wt.
％并最多为合金的余量的铜
(Cu)
，其中合金具有低于
Cu
的熔融温度的固相线温度
。
在一些实施方式中，合金具有低于
1300K
的固相线温度
。
[0007]在一些实施方式中，从固相线温度下降到低于固相线温度至少
400K
，合金形成具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。
在一些实施方式中，合金的大于
90wt.
％是在室温下具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。
在一些实施方式中，合金进一步包含最多
2wt.
％的杂质
。
在一些实施方式中，元素组成不包括
Si、B
和
Zn
中的一种或多种
。
[0008]在一些方面，本文所述的技术涉及一种合金，其中合金具有高于
2.5MS/m
的电导率
。
在一些实施方式中，合金具有高于
10W/mK
的热导率
。
[0009]在一些实施方式中，合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中
MMC
材料进一步包含碳化钨颗粒
。
在一些实施方式中，合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中
MMC
材料形成钻孔部件的一部分
。
在一些实施方式中，合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中
MMC
材料具有大于
4000in*lbf/in3的韧性
。
[0010]在一些方面，本文所述的技术涉及一种合金，其中该合金是用于形成金属基质复合
(MMC)
材料的原料的一部分，其中该原料进一步包含碳化钨颗粒
。
[0011]另一方面描述了一种金属基质复合材料，其包含嵌入铜基基质中的增强颗粒，其中铜基基质包含大于
55wt.
％的铜
(Cu)
和大于
1.4wt.
％的锡
(Sn)。
[0012]在一些实施方式中，铜基基质包含：
1.4
‑
2.6wt.
％的锡
(Sn)
；
5.6
‑
10.4wt.
％的锰
(Mn)
；和
3.5
‑
6.5wt.
％的镍
(Ni)
，其中铜基基质具有低于
Cu
的固相线温度
。
在一些实施方式中，铜基基质的固相线温度低于
1300K。
[0013]在一些实施方式中，从固相线温度下降到低于固相线温度至少
400K
，铜基基质形成具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。
在一些实施方式中，铜基基质的大于
90wt.
％是在室温下具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。
在一些实施方式中，铜基基质包含
2wt.
％或更少的杂质
。
[0014]在一些实施方式中，铜基基质不包含
Si、B
和
Zn
中的一种或多种
。
在一些实施方式中，铜基基质具有高于
2.5MS/m
的电导率
。
在一些实施方式中，铜基基质具有高于
10W/mK
的热导率
。
在一些实施方式中，增强颗粒包含碳化钨颗粒
。
在一些实施方式中，碳化钨颗粒占金属基质复合材料的
50
‑
70vol.
％
。
在一些实施方式中，碳化钨颗粒具有1‑
200
μ
m
的平均粒径
。
[0015]在一些实施方式中，碳化钨颗粒具有球形，其沿长轴的第一长度和沿短轴的第二长度之间的比率为
1.20
或更低
。
在一些实施方式中，碳化钨颗粒具有经纹理化以具有大于
5.0
％的晶界面积分数的表面
。
在一些实施方式中，金属基质复合材料具有超过
175ksi
的横向抗裂强度
。
在一些实施方式中，金属基质复合材料形成钻孔部件的一部分
。
附图说明
[0016]图1示出了具有有角颗粒的现有技术金属粉末的扫描电子显微镜
(SEM)
图像
。
[0017]图2示出了使用有角颗粒制备的现有技术金属基质复合材料
(MMC)
的光学显微照片
。
[0018]图3示出了使用球形或大致球形颗粒制备的
MMC
的光学显微照片
。
[0019]图4示出了用于生产
MMC
的设备
。
[0020]图5示出了具有钻头的地面处理...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种合金，其包含：
5.6
‑
10.4
重量百分比
(wt.
％
)
的锰
(Mn)
；
3.5
‑
6.5wt.
％的镍
(Ni)
；
1.4
‑
4wt.
％的锡
(Sn)
；和超过
55wt.
％并且最多为所述合金的余量的铜
(Cu)
，其中所述合金具有低于
Cu
的熔化温度的固相线温度
。2.
根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含
1.4
‑
2.6wt.
％的锡
(Sn)。3.
根据权利要求1所述的合金，其中所述固相线温度低于
1300K。4.
根据权利要求1所述的合金，其中从固相线温度下降到低于所述固相线温度至少
400K
，所述合金形成具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。5.
根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的大于
90wt.
％是在室温下具有面心立方
(FCC)
晶体结构的单相固溶体
。6.
根据权利要求1所述的合金，其中所述合金进一步包含最多
2wt.
％的杂质
。7.
根据权利要求1所述的合金，其中所述元素组成不包括
Si、B
和
Zn
中的一种或多种
。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金具有高于
2.5MS/m
的电导率
。9.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金具有高于
10W/mK
的热导率
。10.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中所述
MMC
材料进一步包含碳化钨颗粒
。11.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中所述
MMC
材料形成钻孔部件的一部分
。12.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金形成金属基质复合
(MMC)
材料的基质，其中所述
MMC
材料具有大于
4000in*lbf.in3的韧性
。13.
根据权利要求1‑7中任一项所述的合金，其中所述合金是用于形成金属基质复合
(MMC)
材料的原料的一部分，其中所述原料进一步包含碳化钨颗粒
。14.
一种金属基质复合材料，其包含嵌入铜基基质中的增强颗粒，其中所述铜基基质包含大于
55wt.
％的铜
(Cu)
和大于
1.4wt.
％的锡
(Sn)。15.
根据权利要求
14
所述的金属基质复合材料，其中所述铜基基质包含：
1.4
‑
4wt.
％的锡
(Sn)
；
5.6
‑
10.4wt.
％的锰
(Mn)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：