一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料的制备方法，利用真空扩散连接试验机，通过扩散焊接的方法将所述Fe-Si-B非晶合金和铜焊接形成层状复合材料。制备中，在非晶合金的过冷液相区温度，通过压力作用使非晶合金与铜同时发生塑性变形，去除连接表面氧化膜，使两者新鲜表面紧密接触，同时通过保温保压促进连接界面扩散过程的进行，在避免非晶合金晶化的前提下制备出大尺寸的铁基非晶-铜层状复合材料。由于采取上述技术方案，本发明专利技术严格精确的控制工艺参数，获的了连接性能良好、具有宽频屏蔽性能的大尺寸的复合材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备领域，具体是一种Fe-Si-B非晶合金_铜层状复合材料的制备方法。
技术介绍
金属玻璃具有比常规晶态金属更加优异的性能，如高强度、高韧性、良好的耐磨耐蚀性、优异的磁学性能等。自从19世纪60年代，加州理工大学的Duwez教授首次制备出非晶态Au-Si合金到现在，金属玻璃一直是各国科学家研究的热点领域。美国、日本等一些发达国家，投入了大量资金发展非晶合金在国防、航空航天方面的应用，例如美国用Zr基非晶制作的太阳风收集器，成功收集了高能太阳风离子，而非晶合金制备的穿甲弹穿甲能力也明显高于传统的钨合金弹头。铁基非晶合金带材是产业化生产的重要非晶材料，在节能变压器推广中占有重要地位，开发新一代非晶带材高速连铸工艺、非晶复合材料制备技术， 以及非晶合金变压器制造工艺等已被列入我国“十二五”新材料重点产品目录。非晶合金在航空、航天、军事及民用领域具有非常广泛的应用前景，但由于非晶合金的尺寸限制和较低的室温塑性阻碍了非晶合金作为工程材料的广泛应用。而借助于传统金属材料物理、力学性能和成熟的制备加工技术，制备出非晶-传统金属复合材料对于推广非晶合金应用具有巨大的促进作用。非晶-传统金属复合材料的制备能够降低非晶合金产品的制备成本，增加非晶合金的使用可靠性，同时使得非晶合金的优异性能得到有效发挥。Fe-Si-B非晶合金是目前少数已经商用的非晶合金成分之一，目前已经广泛应用于变压器等领域。由于Fe-Si-B非晶合金的非晶形成能力低，在制备Fe-Si-B非晶合金时需采用单辊甩带的方法制备，该单辊甩带的方法仅能制备非晶薄带，而不能制备适用于结构功能一体化的大尺寸非晶合金。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的不能制备适用于结构功能一体化的大尺寸非晶合金的不足，本专利技术提出了。本专利技术的Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料由一层Fe-Si-B非晶薄带和两层铜组成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄带夹在所述的两层铜之间。本专利技术所采用的Fe-Si-B非晶薄带为国标1K101 ;所采用的铜为纯铜棒或黄铜棒。本专利技术的制备过程包括以下步骤步骤1，表面处理^fFe-Si-B非晶和铜的连接表面打磨抛光，并用5%稀盐酸去除铜表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分别超声波清洗lmin，得到表面处理好的Fe-Si-B非晶和铜；步骤2，预压；将表面处理好的Fe-Si-B非晶置于两块铜棒之间，形成了 Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料的试样；将所述试样放入真空扩散连接装置中，并通过真空扩散连接装置对试样加压进行预压，所述的加压压力为5MPa ；步骤3，扩散连接；所述扩散连接的过程是对真空扩散连接装置抽真空后，以10 30°C /min的升温速率对位于真空扩散连接装置中的试样升温至480 500°C并保温；当试样的温度升至480 500°C时，对所述试样加压70 90MPa并保压；保温和保压时间均为20 40min ;当保温和保压结束后，对试样卸压，同时试样随炉冷却至室温，取出试样，得到Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料。本专利技术提出的由Fe-Si-B非晶薄带和铜组成Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料，并采用扩散焊接的方法制备Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料的方法，有效地解决了非晶合金与铜异种金属间的扩散连接成型问题。所述的扩散焊接方法能够得到优于原有材料性能的连接界面，在航空航天领域应用前景广泛。扩散连接技术和非晶合金的超塑成型技术结合，对于实现非晶合金和传统金属的连接和成型具有独特优势，同时扩散焊接工艺更容易突破连接界面的尺寸和形状限制，拓宽非晶合金的应用范围。 由于本专利技术采取的上述技术方案，使得本专利技术具有以下特点I)制备中采用真空气氛，有利于避免连接过程中物质表面生成的致密的氧化膜对元素扩散的阻碍作用，获得连接性能良好的材料。2)充分利用了真空扩散连接试验机升温速率快，温控、压力稳定误差小的特点，严格精确的控制工艺参数，对工业生产有良好的指导意义。3) Fe-Si-B非晶合金具有优异的低频磁屏蔽性能，Cu具有良好的高频屏蔽效应，通过本专利技术实现二者的扩散连接，能够制备出一种具有宽频屏蔽性能的复合材料。4)本实验采用扩散连接工艺，在非晶合金的过冷液相区温度，通过压力作用使非晶合金与铜同时发生塑性变形，去除连接表面氧化膜，使两者新鲜表面紧密接触，同时通过保温保压促进连接界面扩散过程的进行，在避免非晶合金晶化的前提下制备出大尺寸的铁基非晶-铜层状复合材料。附图3和附图4中所表现的Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料试样界面连接状况SEM形貌与TEM形貌证明本专利技术制备的Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料实现了良好的扩散连接，Fe-Si-B非晶-铜之间实现了原子级别的冶金结合。附图说明图IFe-Si-B非晶-铜层状复合材料制备工艺流程图。图2Fe-Si_B非晶-铜层状复合材料制备工艺下铁基非晶的XRD图谱。图3Fe-Si_B非晶-铜层状复合材料试样界面连接状况SEM形貌图片。图4Fe-Si_B非晶-铜层状复合材料连接界面TEM形貌图片。图中I.非晶合金 2.铜具体实施例方式实施例一本实施例是一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料。所述的Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料由一层Fe-Si-B非晶薄带和两层铜组成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄带夹在所述的两层铜之间。本实施例所采用的Fe-Si-B非晶薄带为国标1K101 ;所采用的铜为T2纯铜棒。本实施例还提出了一种制备Fe-Si-B非晶合金_铜层状复合材料的方法，包括以下步骤步骤1，表面处理^fFe-Si-B非晶和铜的待连接表面打磨抛光，并用5%稀盐酸去除铜表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分别超声波清洗lmin。步骤2，预压。将处理好的Fe-Si-B非晶置于两块铜棒之间，形成了 Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料的试样。将所述试样放入真空扩散连接装置中，并通过真空扩散连 接装置对试样加压进行预压，所述的加压压力为5MPa。步骤3，扩散连接。所述扩散连接通过真空扩散连接装置实现，具体过程是对真空扩散连接装置抽真空至O. 6X 10_2Pa后，以10°C /min的升温速率对位于真空扩散连接装置中的试样升温至480°C并保温。当试样的温度升至480°C时，对所述试样加压90MPa并保压；保温和保压时间均为40min。当保温和保压结束后，对试样卸压至2MPa，同时试样随炉冷却至室温，取出试样，得到Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料。经对本实施例制备的Fe-Si-B非晶-铜层状复合材料连接界面观察，试样连接良好，连接界面平直无缺陷。实施例二本实施例是一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料。所述的Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料由一层Fe-Si-B非晶薄带和两层铜组成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄带夹在所述的两层铜之间。本实施例所采用的Fe-Si-B非晶薄带为国标1K101 ;所采用的铜为T2纯铜棒。本实施例还提出了一种制备Fe-Si-B非晶合金_铜层状复合材料的方法，包括以下步骤步骤1，表面处理；将Fe-Si-B非晶和铜的待连接表面打磨抛光，并用5%稀盐酸去除铜表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分别超声波清洗lmin。步骤2，预压。将处理好的Fe-Si-B非晶置于两块铜棒之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Fe？Si？B非晶合金？铜层状复合材料，其特征在于，所述的Fe？Si？B非晶合金？铜层状复合材料由一层Fe？Si？B非晶薄带和两层铜组成，并且所述的Fe？Si？B非晶薄带夹在所述的两层铜之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：寇宏超，李金山，王军，胡锐，常辉，薛祥义，钟宏，张铁邦，唐斌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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