一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]
等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal Channel Angular Pressing，簡稱ECAP)是一種使材料通過等通道時發(fā)生純剪切變形來細(xì)化晶粒的大塑性變形加工方法。自上世紀(jì)80年代，由前蘇聯(lián)的學(xué)者Segal提出等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)后，國內(nèi)外學(xué)者對等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)的裝置及其加工方法進(jìn)行了大量的研究。
[0003]彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料是顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的一種，其強(qiáng)化相主要有:AI2O3，TiB2，WC，金剛石，石墨，納米碳管等，顆粒強(qiáng)化相細(xì)小、彌散分布于銅基復(fù)合材料基體中。彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料因具有高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性和抗高溫軟化性能，被廣泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、制造等領(lǐng)域，其制備方法主要有:熔鑄，熔滲，粉末冶金，機(jī)械合金化，內(nèi)氧化，反應(yīng)合成原位復(fù)合等。以上現(xiàn)有的制備方法得到的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料經(jīng)熱擠壓后仍需經(jīng)大應(yīng)變塑性變形加工強(qiáng)化。
[0004]國內(nèi)外研究報道的制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的后續(xù)變形加工方法主要有乳制、拉拔和旋鍛等。因此，研究合適的等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝應(yīng)用于制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，使彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的晶粒進(jìn)一步細(xì)化，以期獲得綜合性能更優(yōu)的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，具有非常重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為現(xiàn)有制備方法得到的熱擠壓、乳制、拉拔和旋鍛加工等塑性變形加工強(qiáng)化后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料設(shè)計合適的等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝，使彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的晶粒進(jìn)一步細(xì)化，以提高彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電率和抗高溫軟化性能。
[0007 ]本發(fā)明的技術(shù)方案是，將現(xiàn)有方法制備的熱擠壓、乳制、拉拔或旋鍛加工成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料進(jìn)行等通道轉(zhuǎn)角擠壓。
[0008]—種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法如下:
將熱擠壓、乳制、拉拔或旋鍛加工成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料經(jīng)預(yù)熱保溫后送入已預(yù)熱且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行2-10道次擠壓。
[0009]所述成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料擠壓前預(yù)熱溫度為200_900°C。
[0010]所述成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料擠壓前預(yù)熱的保溫時間為0.5_5h。
[0011]所述等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具在擠壓前的預(yù)熱溫度為100-500°c。
[0012]所述對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型的擠壓壓力為100-1000MPa。
[0013]所述對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型的擠壓速度為 1 -100mm/mi η η
[0014]本發(fā)明與其他的變形強(qiáng)化制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的工藝方法相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點:(1)將熱擠壓、乳制、拉拔和旋鍛加工等塑性變形加工后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料晶粒進(jìn)一步細(xì)化，獲得的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料性能更優(yōu);(2)彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料擠壓前的預(yù)熱溫度、保溫時間、等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具的預(yù)熱溫度、擠壓壓力、擠壓速度、擠壓道次數(shù)的配合使彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料在通過擠壓通道受純剪切變形后，晶粒細(xì)化效果更明顯；(3)本發(fā)明的工藝流程短，操作簡單，生產(chǎn)成本低，加工效率高。
【附圖說明】
[0015]
圖1是本發(fā)明采用的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明采用的等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料組織的掃描電鏡圖；
圖中，1是擠壓力Ρ; 2是活塞;3是模具;4是測試材料。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實施例。
[0017]本發(fā)明在等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中實施，等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0018]實施例1
將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的1%A1203/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)600°C預(yù)熱保溫lh后送入已預(yù)熱至200°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力500MPa，擠壓速度5mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行2道次擠壓。本實施例采用的等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料組織的掃描電鏡圖如圖2所示。
[0019]實施例2
將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的0.8%TiB2/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)700°C預(yù)熱保溫2h后送入已預(yù)熱至300°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力600MPa，擠壓速度1 Omm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行4道次擠壓。
[0020]實施例3
將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的0.6%WC/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)800°C預(yù)熱保溫3h后送入已預(yù)熱至350°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力SOOMPa，擠壓速度20mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行6道次擠壓。
[0021 ] 實施例4 將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的0.5%金剛石/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)850°C預(yù)熱保溫3h后送入已預(yù)熱至350°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力SOOMPa，擠壓速度20mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行6道次擠壓。
[0022]實施例5
將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的0.3%石墨/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)700°C預(yù)熱保溫4h后送入已預(yù)熱至400°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力900MPa，擠壓速度20mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行6道次擠壓。
[0023]實施例6
將熱擠壓、拉拔或旋鍛加工成型后的1.2%TiSiC2/Cu銅基復(fù)合材料經(jīng)900°C預(yù)熱保溫5h后送入已預(yù)熱至500°C且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，以壓力lOOOMPa，擠壓速度50mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行8道次擠壓。
[0024]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述方法將熱擠壓、乳制、拉拔或旋鍛加工成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料經(jīng)預(yù)熱保溫后送入已預(yù)熱且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行2-10道次擠壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料擠壓前預(yù)熱的溫度為200-900°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料擠壓前預(yù)熱的保溫時間為0.5-5h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具在擠壓前的預(yù)熱溫度為100-500°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型的擠壓壓力為 100-1000MPa。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料進(jìn)行擠壓成型的擠壓速度為 l-100mm/min。
【專利摘要】一種等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的方法，將熱擠壓、軋制、拉拔或旋鍛加工成型后的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，經(jīng)200-900℃預(yù)熱保溫0.5-5h后送入已預(yù)熱至100-500℃且涂抹潤滑劑的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具（3）中，以擠壓力（1）100-1000MPa，擠壓速度1-100mm/min對彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料棒材、板材、管材、方形料等進(jìn)行擠壓成型，每道次擠壓后，再進(jìn)行下一道次的擠壓，共進(jìn)行2-10道次擠壓。本發(fā)明有效地細(xì)化了彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的晶粒，提高了彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電率等綜合性能，具有操作簡單、加工效率高、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明制備的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料可廣泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、制造等領(lǐng)域。
【IPC分類】B21C29/00, B21C23/04, B21C31/00
【公開號】CN105478507
【申請?zhí)枴緾N201610047861
【發(fā)明人】陸德平, 廖先金, 陸磊
【申請人】江西省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月25日