【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高强高导铜基复合材料的制备，具体是涉及一种bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、高性能铜合金不仅具有优异的导电性，还具备较高的强度和一定的耐蚀性，广泛应用于集成电路、引线框架和电接触材料等领域。但技术的发展对传统铜及其合金的综合性能提出更高要求，在保证导电率的同时提高强度硬度是解决问题的关键。为获得综合性能更好的铜合金材料，可使用少量纳米氧化物颗粒弥散在铜基体中阻碍晶界内位错的移动，得到高强度高导电性的铜基复合材料。
2、现有研究表明，添加单一弥散相氧化物颗粒其含量存在上限，进一步增加弥散相含量会使其偏聚在晶界处，影响材料的强度硬度和导电性能。因此可在铜基体中添加另一种弥散相，避免氧化物含量提高而造成的铜基体强度硬度和导电性的下降。此外两种弥散相在铜基体中可以有效抑制弥散相颗粒的长大与粗化，小的晶粒尺寸代表铜基体拥有更好的机械性能和力学性能。
3、目前氧化物的选择大多为al2o3、y2o3和ti2o3等陶瓷颗粒，弥散相颗粒的导电率等物理性能也是决定铜合金性能的因素之一。一般的陶瓷相电导率很低，如最常用的al2o3弥散相其电导率接近为零，因此对于基体的电导率会有一定的影响。
4、针对上述现象，本专利技术通过机械合金化，采用bi盐和y盐制备高强高导的铜基复合材料，通过改善弥散相的导电性，解决在提升铜基体力学性能的同时导电率大幅降低的技术缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种bi2o3/y2o3
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料，铜基体中bi2o3弥散相与y2o3颗粒固溶得到的高导电相-bi2o3能够增强铜基体力学性能的同时增强其导电性能。
4、作为本专利技术的优选技术方案，复合材料中，bi2o3、y2o3的质量比为0.1～1：0.1～1，bi2o3与y2o3的总质量占比为0.1～5。
5、本专利技术还提出了这种bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料的制备方法，首先通过机械合金化法将bi(no3)3和y(no3)3均匀掺入进铜基体中，得到cu-bi(no3)3/y(no3)3前驱体粉末，再使用管式炉煅烧还原得到cu-bi2o3/y2o3复合粉末，最后通过放电等离子烧结制备得到bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料。
6、作为本专利技术的优选技术方案，制备方法具体包括如下步骤：
7、(一)机械合金化
8、将y(no3)3·6h2o、bi(no3)3·5h2o和cu粉置于球磨罐中，在氩气气氛下完成球磨罐的装配，放入行星式球磨机中球磨，结束后取出研磨，得到cu-bi(no3)3/y(no3)3前驱体粉末；
9、(二)煅烧还原
10、将上述前驱体粉末置于管式炉中，首先以10℃/min升温速率提高温度至200℃，保温30min，随后以10℃/min升温速率提高温度至600℃，保温2h，最后以5℃/min降温速率降低至500℃后随炉冷却，得到bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合粉末；
11、(三)放电等离子烧结
12、(1)装粉：将步骤(二)中所得的复合粉末用碳纸包裹装入石墨模具中，进行预压后将模具放入放电等离子烧炉，在室温下将炉腔抽至真空；
13、(2)排气：设置预压压强为10mpa，升温速率为100℃/min，将其升温至600℃保温5min，排出粉体材料中的气体；
14、(3)烧结成型：继续将温度提高至900℃保温5min，在提高温度的过程中均匀加压至最终压强50mpa，在保温结束后随炉冷却降至室温，得到bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料。
15、进一步优选的是，所述步骤(一)中bi(no3)3·5h2o、y(no3)3·6h2o和cu粉的质量比为0.51～1.54：0.84～2.49：97～97.62。球料比为2～4：1，球磨转速为250～350rpm，球磨时间为24～32h。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要表现在：
17、第一，弥散相颗粒的导电率等物理性能也是决定铜合金性能的因素之一。目前氧化物弥散相的选择大多为al2o3、y2o3和ti2o3等陶瓷颗粒，一般的陶瓷相电导率很低，如最常用的al2o3弥散相其电导率接近为零，在提升基体力学性能的同时对其的电导率会有一定的影响。y2o3能够与bi2o3固溶形成高导电相-bi2o3，在不考虑第二相粒子电子散射的前提下，拥有更高导电性能的弥散相颗粒在制备铜基复合材料方面具有更大优势。
18、第二，机械合金化工艺可以将传统熔炼方法无法制备的材料结合起来，使用合适的粉末处理条件，可以在基体中获得分散良好的第二相。同时机械合金化可使粉末具有较大的表面活性，促进元素扩散，由于y盐和bi盐不与cu粉发生反应，在球磨过程中无杂质生成，且y盐和bi盐为结晶态，脆性大硬度低，在球磨过程中容易破碎从而起到均匀分散的效果，在不添加过程控制剂时，球磨颗粒仍保持微米级别，使得弥散相颗粒更小，分布更加均匀。
19、第三，基于单一增强相对铜基复合材料性能的提高有限、氧化物含量存在上限等问题，采用bi2o3/y2o3复合强化铜基复合材料，两种弥散相可改善弥散相在晶界处团聚等现象，使得其分布更加均匀，避免氧化物含量提高而造成的铜基体强度硬度和导电性的下降。
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1.一种Bi2O3/Y2O3颗粒复相强化铜基复合材料，其特征在于，铜基体中Bi2O3弥散相与Y2O3颗粒固溶得到的高导电相-Bi2O3能够增强铜基体力学性能的同时增强其导电性能。
2.如权利要求1所述的Bi2O3/Y2O3颗粒复相强化铜基复合材料，其特征在于，复合材料中，Bi2O3、Y2O3的质量比为0.1～1：0.1～1，Bi2O3与Y2O3的总质量占比为0.1～5。
3.一种制备如权利要求1或2所述Bi2O3/Y2O3颗粒复相强化铜基复合材料的方法，其特征在于，首先通过机械合金化法将Bi(NO3)3和Y(NO3)3均匀掺入进铜基体中，得到Cu-Bi(NO3)3/Y(NO3)3前驱体粉末，再使用管式炉煅烧还原得到Cu-Bi2O3/Y2O3复合粉末，最后通过放电等离子烧结制备得到Bi2O3/Y2O3颗粒复相强化铜基复合材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中Bi(NO3)3·5H2O、Y(NO3)3·6H2O和Cu粉的质量比为0.51～1.54：0.
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中球料比为2～4：1，球磨转速为250～350rpm，球磨时间为24～32h。
...【技术特征摘要】
1.一种bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料，其特征在于，铜基体中bi2o3弥散相与y2o3颗粒固溶得到的高导电相-bi2o3能够增强铜基体力学性能的同时增强其导电性能。
2.如权利要求1所述的bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料，其特征在于，复合材料中，bi2o3、y2o3的质量比为0.1～1：0.1～1，bi2o3与y2o3的总质量占比为0.1～5。
3.一种制备如权利要求1或2所述bi2o3/y2o3颗粒复相强化铜基复合材料的方法，其特征在于，首先通过机械合金化法将bi(no3)3和y(no3)3均匀掺入进铜基体中，得到cu-bi(no...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家琴，马冰，许杰，吴玉程，罗来马，周宇生，陈锦文，丁文杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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