【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型金属基复合材料，特别涉及一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、纯cu以其优异的导电性、导热性而在许多领域发挥着重要作用，深受航空航天、铁路、军事、电子工业等领域的青睐。而纯cu自身强度过低的缺点对其应用范围产生了较大的限制，难以满足日益增长的工业实际应用需求。针对该问题，有效的方法之一是在纯cu中掺入增强相制备cu基复合材料来提高力学性能，如室温和高温强度、硬度、抗蠕变性等。对于cu基复合材料，目前主要用作增强相的是陶瓷颗粒，有al2o3、sic、tib2等。在复合材料中加入少量陶瓷颗粒后往往能取得显著的强度提升，但韧性迅速下降，原因主要包括两方面：(一)陶瓷颗粒与纯cu基体之间较大的热膨胀系数与弹性模量差异，在冷却过程中易在界面处产生应力梯度，裂纹容易萌生并快速扩展，使界面处成为复合材料的薄弱之处；(二)陶瓷颗粒与纯cu基体的湿润性差，陶瓷颗粒易发生团聚，也难以形成冶金结合界面，在界面处常有空隙存在，影响二者之间的界面结合强度。为了改善这种情况，通常需要对陶瓷颗粒进行表面镀覆来改善二者的湿润性，但复杂的工艺无疑大大增加了成本。
2、高熵、中熵合金由于具有优异的强度、延伸率和高耐磨性而受到广泛关注，其中三元中熵合金crconi具有优异的强韧性，其抗拉强度、断裂延伸率和断裂韧性甚至可分别达到～1.3gpa、～90％和～275mpa·m1/2，crconi与cu基体之间的金属-金属界面优于陶瓷-金属界面，拥有更好的界面相容性与湿润性且与基
3、目前已有的关于中熵crconi合金增强cu基复合材料的制备方法中，仅选用了纯cu作为基体，并没有创建条件诱导中熵crconi合金在cu基体中原位分解并促进形成原位自生纳米增强相，限制了cu基复合材料力学性能的提升。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料及其制备方法与应用，该方法通过将al加入cu基体，在快速热压烧结工艺和热处理中，利用中熵合金crconi、al和cu基体三者的物理化学性质，实现了外加crconi中熵合金颗粒和多元多尺度原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的创制，所制备的复合材料力学性能突破了传统铜基复合材料强度和韧性存在倒置的瓶颈，在集成电路、高速轨道交通、特高压输电等重点领域具有十分广阔的应用前景。
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的制备方法。
3、本专利技术的第二个目的在于提供一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料。
4、本专利技术的第三个目的在于提供一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的应用。
5、本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
6、一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、将cu-al合金粉末片层和crconi中熵合金片层通过湿磨工艺混合，再通过真空抽滤方式，获得复合粉体生坯；其中，所述cu-al合金粉末片层和crconi中熵合金片层的体积百分比含量为：cu-al合金粉末片层为90vol.％，crconi中熵合金片层为10vol.％；所述cu-al合金粉末片层中a1粉为0.5～2wt.％，cu粉为98～99.5wt.％；
8、采用快速热压烧结工艺将复合粉体生坯进行烧结成型；其中，所述快速烧结工艺参数为：烧结温度为850～950℃，烧结压力为30～50mpa，烧结时间为30min～1h，烧结气氛为真空；
9、采用热轧工艺将烧结成型后的复合材料进行塑性变形；
10、对塑性变形后的复合材料进行热处理，制备出外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料；其中，所述热处理包括固溶后水淬，再进行时效处理；固溶温度为850～950℃，固溶时间为1～4h；时效温度为450～600℃，时效时间为2～12h。
11、优选的，所述cu-al合金粉末片层是将球状cu粉与球状al粉混合后再进行高能球磨得到；所述crconi中熵合金片层是将球状crconi粉进行高能球磨得到。
12、优选的，所述a1粉粒径为15～45μm、cu粉粒径为50～75μm，所述crconi粉粒径为30～50μm。
13、优选的，所述高能球磨工艺参数为：球磨机转速为300～500转/分钟，球磨时间为4～8h，球料比为5:1～25:1；球磨在氩气保护气氛下进行。
14、优选的，通过真空抽滤方式将cu-al合金粉末片层和crconi中熵合金片层堆叠，并去除球磨介质获得复合粉体生坯。
15、优选的，所述湿磨工艺参数为：以无水乙醇为球磨介质进行，球磨机转速为300～400转/分钟，球料比为3:1～6:1，球磨时间为3～6h。
16、优选的，所述热轧工艺参数为：热轧保温温度为750～850℃，下压量为30～50％。
17、本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
18、一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料，基于上述的制备方法制备得到。
19、本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
20、一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的应用，基于上述的外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料在集成电路、高速轨道交通以及特高压输电领域的应用。
21、本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
22、1、本专利技术采用的crconi中熵合金颗粒具有高强韧性，热膨胀系数与cu接近，相比传统陶瓷颗粒更易与cu基体形成扩散冶金结合界面；
23、2、本专利技术采用的crconi中熵合金颗粒的ni原子与cu可形成无限固溶体，产生固溶强化作用；
24、3、本专利技术采用cu-al合金作为基体，通过在cu基体中加入al以利用原子半径较大的al原子诱导晶格畸变构建扩散通道以加速crconi增强颗粒的分解；从crconi中熵合金颗粒中脱溶的cr、co通过扩散通道进入cu基体中，与材料制备过程中的残余氧反应，原位形成纳米氧化物颗粒(富cr、co的氧化物析出相)，显著提升材料强度且不会损害界面结合强度，从而发挥原位纳米相的协同强化作用；此外，al加入cu基体后，不仅能产生固溶强化效应，还与cu基体中的残余氧原位反应生成纳米氧化物相，进一步提高复合材料强度。所得复合材料不仅具有接近纯cu的塑韧性，并具有显著提高的强度，表现出优异的强塑性匹配度，突破了传统铜基复合材料强度和韧性存在倒置的瓶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外加CrCoNi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Cu-Al合金粉末片层是将球状Cu粉与球状Al粉混合后再进行高能球磨得到；所述CrCoNi中熵合金片层是将球状CrCoNi粉进行高能球磨得到。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述A1粉粒径为15～45μm、Cu粉粒径为50～75μm，所述CrCoNi粉粒径为30～50μm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨工艺参数为：球磨机转速为300～500转/分钟，球磨时间为4～8h，球料比为5:1～25:1；球磨在氩气保护气氛下进行。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，通过真空抽滤方式将Cu-Al合金粉末片层和CrCoNi中熵合金片层堆叠，并去除球磨介质获得复合粉体生坯。
6.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述湿磨工艺参数为：以无水乙醇为球磨介质进行，球磨机转速为300～400转/分钟，
7.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热轧工艺参数为：热轧保温温度为750～850℃，下压量为30～50％。
8.一种外加CrCoNi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料，其特征在于，基于权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种外加CrCoNi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的应用，其特征在于，基于权利要求8所述的外加CrCoNi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料在集成电路、高速轨道交通以及特高压输电领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种外加crconi中熵合金颗粒和原位自生纳米相混杂增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu-al合金粉末片层是将球状cu粉与球状al粉混合后再进行高能球磨得到；所述crconi中熵合金片层是将球状crconi粉进行高能球磨得到。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述a1粉粒径为15～45μm、cu粉粒径为50～75μm，所述crconi粉粒径为30～50μm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨工艺参数为：球磨机转速为300～500转/分钟，球磨时间为4～8h，球料比为5:1～25:1；球磨在氩气保护气氛下进行。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，通过真空抽滤方式将cu-al合金粉末片层和crc...
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