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一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法

阅读：745发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯1‑5％、Cr 0.5‑2％、Fe 20‑30％、Mg 2‑6％、TaN 1.5‑4％、MgB2 2.5‑5.5％、Ru11B8 3‑7％、B12Si 1‑9％、余量为Cu。本发明中，石墨烯的高导电性提高了复合材料的导电性能，Mg可以提高材料抗应力松弛特性，通过加入TaN、MgB2、Ru11B8等材料，可以大大增强铜基复合材料的耐磨性能，在制作过程中，采用粉末压力机将复合粉末压制成型，制作方便，再通过真空热压烧结炉进行烧结，制备出来的铜基复合材料具有高耐磨性，高稳定性，适合推广。，下面是一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；其中，所述原料的重量百分比为：石墨烯1-5％、Cr 0.5-2％、Fe 20-30％、Mg 2-

6％、TaN 1.5-4％、MgB2 2.5-5.5％、Ru11B8 3-7％、B12Si 1-9％、余量为Cu；

S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌20-30min，得到复合粉末；

S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；

S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1-2h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，其特征在于，将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1.5h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。

说明书全文

一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铜基复合材料技术领域，尤其涉及一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 铜及其合金由于具有良好的导电导热性能，优良的铸造性能和加工性能，已成为应用广泛的金属材料，是经济发展的重要基础原材料。但铜和铜合金的强度低、耐热性差、高温下易软化变形和耐磨性能较差，在一定程度上限制了其应用发展。
[0003] 传统的铜基复合材料为了保证其导电性能，往往牺牲了其耐磨性能，导致铜基复合材料不具有高强耐磨的特点，为此我们提出了一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法，用来解决上述问题。

发明内容

[0004] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高耐磨性铜基复合材料及其制备方法。
[0005] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯1-5％、Cr 0.5-2％、Fe 20-30％、Mg 2-6％、TaN 1.5-4％、MgB2 2.5-5.5％、Ru11B8 3-7％、B12Si 1-9％、余量为Cu。
[0006] 优选地，包括以下重量百分比的原料：石墨烯2-4％、Cr 0.8-1.6％、Fe 22-28％、Mg 3-5％、TaN 2-3％、MgB2 3-5％、Ru11B8 4-6％、B12Si 3-7％、余量为Cu。
[0007] 优选地，包括以下重量百分比的原料：石墨烯3％、Cr 1.2％、Fe 25％、Mg 4％、TaN 2.5％、MgB2 4％、Ru11B8 5％、B12Si 5％、余量为Cu。
[0008] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0010] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌20-30min，得到复合粉末；
[0011] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0012] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1-2h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0013] 优选地，将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1.5h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0014] 本发明中，石墨烯的高导电性提高了复合材料的导电性能，Mg可以提高材料抗应力松弛特性，通过加入TaN、MgB2、Ru11B8等材料，可以大大增强铜基复合材料的耐磨性能，在制作过程中，采用粉末压力机将复合粉末压制成型，制作方便，再通过真空热压烧结炉进行烧结，制备出来的铜基复合材料具有高耐磨性，高稳定性，适合推广。

具体实施方式

[0015] 下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
[0016] 实施例一
[0017] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯1％、Cr 0.5％、Fe 20％、Mg 2％、TaN 1.5％、MgB2 2.5％、Ru11B8 3％、B12Si 1％、余量为Cu。
[0018] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0019] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0020] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌20min，得到复合粉末；
[0021] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0022] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0023] 该复合材料在施加载荷为20N时的摩擦系数为0.038，体积磨损率为3.6×10-4mm3/Nm。
[0024] 实施例二
[0025] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯2％、Cr 0.8％、Fe 22％、Mg 3％、TaN 2％、MgB2 3％、Ru11B8 4％、B12Si 3％、余量为Cu。
[0026] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0028] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌22min，得到复合粉末；
[0029] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0030] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1.25h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0031] 该复合材料在施加载荷为20N时的摩擦系数为0.041，体积磨损率为3.5×10-4mm3/Nm。
[0032] 实施例三
[0033] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯3％、Cr 1.2％、Fe 25％、Mg 4％、TaN 2.5％、MgB2 4％、Ru11B8 5％、B12Si 5％、余量为Cu。
[0034] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0036] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌25min，得到复合粉末；
[0037] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0038] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1.5h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0039] 该复合材料在施加载荷为20N时的摩擦系数为0.054，体积磨损率为3.01×10-4mm3/Nm。
[0040] 实施例四
[0041] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯4％、Cr 1.6％、Fe 28％、Mg 5％、TaN 3％、MgB2 5％、Ru11B8 6％、B12Si 7％、余量为Cu。
[0042] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0043] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0044] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌28min，得到复合粉末；
[0045] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0046] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续1.8h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0047] 该复合材料在施加载荷为20N时的摩擦系数为0.039，体积磨损率为3.4×10-4mm3/Nm。
[0048] 实施例五
[0049] 本发明提出的一种高耐磨性铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯5％、Cr 2％、Fe 30％、Mg 6％、TaN 4％、MgB2 5.5％、Ru11B8 7％、B12Si 9％、余量为Cu。
[0050] 本发明还提出了一种高耐磨性铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0051] S1，称量：按照重量百分比称取石墨烯、Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu，并分别用容器盛放；
[0052] S2，混合：先将石墨烯制成粉体并放入反应釜，再将Cr、Fe、Mg、TaN、MgB2、Ru11B8、B12Si、Cu依次放进反应釜中混合，充分搅拌30min，得到复合粉末；
[0053] S3，成型：将复合粉末放入已经备好的钢制模具中，通过粉末压力机将复合粉末压制成型；
[0054] S4，烧结：将压制好的复合粉末置于真空热压烧结炉中，进行热压烧结，持续2h，即可得到一种高耐磨性铜基复合材料。
[0055] 该复合材料在施加载荷为20N时的摩擦系数为0.038，体积磨损率为3.2×10-4mm3/Nm。本发明制备出来的铜基复合材料具有高耐磨性，高稳定性，适合推广。
[0056] 下表为各个实施例中复合材料施加载荷为20N时的性能测试，结果如下表：
[0057]  摩擦系数 体积磨损率
-4 3
实施例一 0.038 3.6×10 mm/Nm
实施例二 0.041 3.5×10-4mm3/Nm
实施例三 0.054 3.01×10-4mm3/Nm
实施例四 0.039 3.4×10-4mm3/Nm
实施例五 0.038 3.2×10-4mm3/Nm
[0058] 上表中可以得出，本发明制备出来的铜基复合材料具有高耐磨性，高稳定性。
[0059] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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