【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种高强耐磨耐蚀抗高温软化铜基复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铜基复合材料具有优异的高温摩擦性能、导热性和耐磨性。适量的锡可以提高铜基复合材料的显微硬度，降低其磨损率。但采用传统的铸造方式制备的cu-sn合金枝晶组织粗大，凝固过程中偏析严重，且cu-sn系合金强度和耐磨性的不足限制了其更广泛的工程应用。公开号为cn116926374a的专利文献中公开了一种铜基复合材料及其制备方法和应用，其采用石墨和cr3c2作为增强相，提高了复合材料的硬度、压缩强度、耐磨性、耐腐蚀性，但是其还是无法长期应用在海上等恶劣环境中，且用作润滑相的石墨虽然具有层状结构，层间距大，易于滑动，但石墨在高温下易氧化会减弱其润滑效果；此外，石墨和锡青铜基体之间润湿性较差，界面结合较弱，影响其力学性能和摩擦学性能，因此其整体性能还有待进一步提升。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高强耐磨耐蚀抗高温软化铜基复合材料及其制备方法和应用。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种铜基复合材料，包括以下质量百分含量的组分：1-10％sn、5-25％cr3c2、5-25％ti3sic2和余量的cu。
4、上述的铜基复合材料，优选的，包括以下质量份的组分：3-10％sn、5-20％cr3c2、10-25％ti3sic2和余量的cu。
5、上述的铜基复合材料，优选的，包括
6、本专利技术在铜基复合材料中添加sn，使得材料烧结时可形成cu-snα固溶体，强化基体，提高材料的耐磨性；在铜基复合材料中添加弥散分布的cr3c2颗粒可显著提高材料的硬度、压缩强度及耐磨性，且cr3c2在烧结过程中可以抑制晶粒长大，减小晶粒尺寸；ti3sic2是属于六方晶系的三元层状化合物，具有优良的导电性、导热性和自润滑性，而且ti3sic2的热膨胀系数、弹性模量和cu接近，本专利技术在铜基复合材料中添加ti3sic2，有利于降低复合材料的热应力和残余应力，使两组分有更好的相容性。同时，本专利技术还通过sn、cr3c2、ti3sic2等各组分添加量进行控制和选择，各原料之间相互协同，使得制备的铜基复合材料具有高承载、高强度、高耐蚀、耐高温性能及优异的耐磨性。
7、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)将cu粉末、sn粉末、cr3c2粉末和ti3sic2粉末进行机械混合，得到混合粉末；
9、(2)将步骤(1)得到的混合粉末干燥，压制成型，得到冷压坯体；
10、(3)将所述冷压坯体进行真空热压烧结，得到所述铜基复合材料。
11、上述的制备方法，优选的，步骤(3)中，所述真空热压烧结的烧结温度为750-900℃，烧结保温的时间为5-20min，烧结的压力为20-40mpa。
12、上述的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述干燥采用真空干燥，干燥的温度为80-120℃，干燥的时间为2-8h。
13、上述的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述压制成型采用冷压成型，成型压力为100-300mpa，保压时间为1-5min。
14、上述的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述cu粉末的粒径为10-500μm，所述sn粉末的粒径为10-500μm，所述cr3c2粉末的粒径为1-200μm；所述ti3sic2粉末的粒径为1-200μm。
15、上述的制备方法，优选的，所述机械混合的方式选自球磨混合、搅拌混合或v型混料混合。
16、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述的铜基复合材料或者由上述的制备方法制备获得的铜基复合材料在海上风电、船舶、航天航空、高速列车的离合器与制动装置中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、(1)本专利技术将sn、cr3c2和ti3sic2加入到铜基体中形成铜基复合材料，并通过各组分添加量的控制，各原料之间相互协同，使铜基复合材料具有预料不到的高承载、高强度、高耐蚀、耐高温性能及优异的耐磨性，同时其后续加工性能优异，在海上风电、船舶、航天航空、高速列车的离合器与制动装置领域具有广阔的应用前景。
19、(2)本专利技术采用机械混合、冷压坯体和真空热压烧结的制备方法，可提高铜基复合材料的致密度，改善各组元在基体中分布的均匀性以及与基体的界面结合，获得的铜基复合材料中各组元分散均匀，性能稳定。
20、(3)本专利技术的制备方法步骤简单，成本低，能有效提高铜基复合材料的强韧性和减摩耐磨性能，适合大规模推广。
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1.一种铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：1-10％Sn、5-25％Cr3C2、5-25％Ti3SiC2和余量的Cu。
2.如权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：3-10％Sn、5-20％Cr3C2、10-25％Ti3SiC2和余量的Cu。
3.如权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：5-10％Sn、5-15％Cr3C2、15-25％Ti3SiC2和余量的Cu。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空热压烧结的烧结温度为750-900℃，烧结保温的时间为5-20min，烧结的压力为20-40MPa。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥采用真空干燥，干燥的温度为80-120℃，干燥的时间为2-8h。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述压制成型采用冷压成
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Cu粉末的粒径为10-500μm，所述Sn粉末的粒径为10-500μm，所述Cr3C2粉末的粒径为1-200μm，所述Ti3SiC2粉末的粒径为1-200μm。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述机械混合的方式选自球磨混合、搅拌混合或V型混料混合。
10.一种如权利要求1～3中任一项所述的铜基复合材料或者由权利要求4～9中任一项所述的制备方法制备获得的铜基复合材料在海上风电、船舶、航天航空、高速列车的离合器与制动装置中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：1-10％sn、5-25％cr3c2、5-25％ti3sic2和余量的cu。
2.如权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：3-10％sn、5-20％cr3c2、10-25％ti3sic2和余量的cu。
3.如权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：5-10％sn、5-15％cr3c2、15-25％ti3sic2和余量的cu。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空热压烧结的烧结温度为750-900℃，烧结保温的时间为5-20min，烧结的压力为20-40mpa。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷前，梁雅倩，李周，甘雪萍，肖柱，姜雁斌，毛铁，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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