专利名称：铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，涉及一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材 料及其制备方法。
背景技术：
目前属材料领域中，对材料的吸波减振作用受到了重视。CN200410023374. 1涉及一种铝基吸波材料及其制备方法，其特征在于将铝或铜 合金板表层采用直流或交流电一步或二步阳极氧化法形成多孔氧化铝膜，制成铝基多孔氧 化铝模板，即AAO模板；采用直流或脉冲电流电化学沉积在铝基AAO多孔膜中组装磁性纳米 金属线阵列，制成表层原位组装磁性纳米线阵列的铝基吸波材料。该方法的缺点是要求技 术难度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料及其制备方法，它涉及 一种用于吸收电磁波的复合材料及其制备方法。将表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须在温 度为300 400°C、热处理气氛为氢气或氩气的条件下热处理60分钟，即得陶瓷晶须/铁磁 金属复合吸波材料。该方法的缺点是陶瓷晶须表面涂铁磁金属镀层，加工中铁磁金属易脱 落。CN200810219444. 9公开了一种颗粒增强阻尼多孔镍钛记忆合金基复合材料的制 备方法。采用梯级粉末烧结法，将镍、钛金属粉末和调控材料的硅或氧化铝颗粒按一定比例 均勻混合后压制成生坯，硅颗粒或氧化铝颗粒占生坯重量的5 15%，采取梯级加热方式 一次整体烧结而制得复合材料。该材料的缺点是吸波性能差。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化 铁钡复合材料，该复合材料吸波性能高，并且具有优越的阻尼性能。本发明的另一目提供铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料的制备方法， 该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料，该复合材料以铜合金为基 体，在基体上分布着海泡石氧化铁复合物和蛭石氧化铁钡复合物；二种复合物占复合材料 的体积百份比为40-50% ；该铜合金基体的化学成分的重量百分含量A1为3% 5%，Te为 0. 05% 0. 1%，Co 为 0. 05% -0. 1%，Pr 为 0. 005% -0. 01%，其余为 Cu ；海泡石氧化铁复 合物为氧化铁钻入海泡石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一层厚度为0. 1-10 μ m薄膜；蛭石 氧化铁钡复合物为氧化铁钡钻入蛭石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一层厚度为0. 1-10 μ m 薄膜。一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤a.蛭石氧化铁钡复合物的准备将氯化铁、硝酸钡和柠檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然后放入海泡石 蛭石，在80水浴中搅拌10-20min，蛭石颗粒的尺寸为0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比为 5-10 1，搅拌结束后，将搅拌物置于120°C的烘箱中保温30min后自然冷却，然后再放入 550-5900C的烘箱中，保温30min后自然冷却，得到蛭石氧化铁钡复合物；b.海泡石氧化铁复合物的准备再把氯化铁和硫酸亚铁铵装入带聚四氟乙烯衬里的水热容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再装入海泡石，海泡石颗粒的尺寸为0. 6-lmm,搅拌以上三种物质达 5-lOmin，三种物质氯化铁、硫酸亚铁铵及海泡石的重量比为1 1 (1_2)，搅拌结束后将 搅拌物置于220°C的烘箱中保温3h后自然冷却便得到海泡石氧化铁复合物；c.然后将蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物放入底部通真空系统的水冷钢 制模具的空腔中形成复合物预制体，蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物的重量比为 1 (1-2)，控制复合物预制体占金属模具空腔体积的40-50%;开启钢制模具的水冷系统， 控制进水温度为20-30°C ；d.铜合金基体的准备将重量百分含量为Al为3% 5%，Te为0.05% 0. 1%， Co为0. 05% -0. l%，Pr为0. 005% -0. 01%，其余为Cu的原料在680_720°C温度下熔化成 合金液；e.开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为_30Kpa，将上述合金液体 浇入钢制模具空腔内的复合物预制体的上面，铜合金液体在真空压力作用下渗入复合物预 制体中的间隙，合金液体在模具内冷却凝固，形成铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复 合材料。本发明相比现有技术的有益效果如下海泡石和蛭石空隙大，易于接纳铁氧体，铁氧体处于海泡石蛭石的空隙中，形成铁 氧体不会散落的海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合物，因而成为复合材料吸收电磁波的坚实的 物质中心；铁和钡氧化物复合吸波，作用比单一铁氧体增强。铁氧体处于海泡石蛭石的空隙中，不与铜合金液体接触，因此不会造成铜合金的 氧化；铜合金中的Te和Al可促进铜合金与海泡石蛭石的界面结合。铜合金中的Pr、Co、 Pr可强化铜合金的颗粒，提高复合材料基体的强度。坚实的海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合 物可提高铜合金复合材料的抗压性能。这些都能改善铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化钡复 合材料的力学性能。海泡石蛭石空隙大，易于接纳铁氧体，因此制备中搅拌和加热时间均短，生产周期短。复合材料制备工艺简便，生产的复合材料具有一定良好阻尼性能，同时吸波性能 优越，而且生产成本低，非常便于工业化生产。
四
图1为本发明实施例一制得的铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料的 金相组织。
由图1可以看到在铜合金基体上分布有海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合材料。 五具体实施例方式以下各实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg 或其它重量单位。实施例一本发明的铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料的制备过程如下a.蛭石氧化铁钡复合物的准备将氯化铁、硝酸钡和柠檬酸以1 5 5的比例形成溶液，然后放入海泡石蛭石， 在80水浴中搅拌lOmin，蛭石颗粒的尺寸为0. 1mm，溶液和蛭石的重量比为5 1，搅拌结束 后，将搅拌物置于120°C的烘箱中保温30min后自然冷却，然后再放入550-590°C的烘箱中， 保温30min后自然冷却，得到蛭石氧化铁钡复合物；b.海泡石氧化铁复合物的准备再把氯化铁和硫酸亚铁铵装入带聚四氟乙烯衬里的水热容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再装入海泡石，海泡石颗粒的尺寸为0. 6-lmm,搅拌以上三种物质达 5-lOmin，三种物质氯化铁、硫酸亚铁铵及海泡石的重量比为1 1 1，搅拌结束后将搅拌 物置于220°C的烘箱中保温3h后自然冷却便得到海泡石氧化铁复合物；c.然后将蛭石氧化铁和海泡石氧化钡复合物放入底部通真空系统的水冷钢制模 具的空腔中形成复合物预制体，蛭石氧化铁钡复合物和海泡石氧化钡复合物的重量比为 1 1，控制复合物预制体占金属模具空腔体积的40-50%;开启钢制模具的水冷系统，进水 温度为20-30°C。d.铜合金基体的准备将重量百分含量为Al为3%，Te为0.05%，Co为0.05%， Pr为0. 005%，其余为Cu的原料，在680-720°C温度下熔化成合金液；e.开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为_30Kpa，将上述合金液体 浇入钢制模具空腔内的复合物预制体的上面，铜合金液体在真空压力作用下渗入复合物预 制体中的间隙，合金液体在模具内冷却凝固，形成铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复 合材料。实施例二 a.蛭石氧化铁钡复合物的准备溶液中氯化铁、硝酸钡和柠檬酸的重量比为1 10 20，蛭石颗粒的尺寸为 0. 5mm，溶液和蛭石的重量比为10 1 ；b.海泡石氧化铁复合物的准备海泡石氧化铁复合物准备所用溶液中氯化铁、硫 酸亚铁铵及海泡石的重量比为1 1 2，海泡石颗粒的尺寸为Imm;c.复合物预制体的准备蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物的重量比为1:2; 海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡两者占复合材料的体积百分比为40-50% ；d.铜合金基体的准备铜合金基体成分的重量百分含量为Al为5%，Te为0. 1 %， Co 为 0. 1 %，Pr 为 0. Ol %，其余为 Cu。制备方法同实施例一。实施例三
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a.蛭石氧化铁钡复合物的准备所用溶液中氯化铁、硝酸钡和柠檬酸的重量比为1 7 10，蛭石颗粒的尺寸为 0. 3mm，溶液和蛭石的重量比为7:1;b.海泡石氧化铁复合物的准备溶液中氯化铁、硫酸亚铁铵及海泡石的重量比为 1:1: 1.5，海泡石颗粒的尺寸为0.6-lmm;c.复合物预制体的准备蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物的重量比为 1 1.5 ；海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡两者占复合材料的体积百分比为40-50% ；d.铜合金基体的准备铜合金基体成分的重量百分含量为Al为4%，Te为 0. 07%, Co 为 0. 07%, Pr 为 0. 008%，其余为 Cu。制备方法同实施例一。实施例四(原料配比不在本发明配比范围内的实例)a.蛭石氧化铁钡复合物的准备蛭石氧化钡复合物准备所用溶液中氯化铁、硝酸钡和柠檬酸的重量比为 1:4: 4，蛭石颗粒的尺寸为0.05mm，溶液和蛭石的重量比为4 1 ；b.海泡石氧化铁复合物的准备所用溶液中氯化铁、硫酸亚铁铵及海泡石的重量 比为1 1 0.8，海泡石颗粒的尺寸为0.5mm;c.复合物预制体的准备蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物的重量比为 1 0.8 ；海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡占复合材料的体积百分比为40-50% ；d.铜合金基体的准备铜合金基体成分的重量百分含量为Al为2%，Te为 0. 04%, Co 为 0. 04%, Pr 为 0. 004%，其余为 Cu。制备方法同实施例一。实施例五(原料配比不在本发明配比范围内的实例)a.蛭石氧化铁钡复合物的准备所用溶液中氯化铁、硝酸钡和柠檬酸的重量比为1 11 21，蛭石颗粒的尺寸为 0.6mm，溶液和蛭石的重量比为11 1 ；b.海泡石氧化铁复合物的准备溶液中氯化铁、硫酸亚铁铵及海泡石的重量比为 1:1: 2. 1，海泡石颗粒的尺寸为1. Imm;c.复合物预制体的准备蛭石氧化铁钡复合物和海泡石氧化铁复合物的重量 比为1 2.1;蛭石氧化铁钡复合物和海泡石氧化铁复合物占复合材料的体积百分比为 40-50% ；d.铜合金基体的准备铜合金基体成分的重量百分含量为Al为6%，Te为0.2%， Co % 0. 2%, Pr % 0. 02%，其余为 Cu。制备方法同实施例一。下表为不同成份与配比的合金性能对照表表 1 铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合材料，海泡石复合物的颗粒尺寸过小，既 减小了吸波单元，降低了吸波强度和减振强度，又不利于不利于复合材料制造；复合物的颗 粒尺寸过大，吸波单元增大，减小了单位复合材料体积中吸波单元的数量，也不利于吸波和 减振。铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合材料制备时，蛭石海泡石数量过小，氯化 铁、硝酸钡、硫酸亚铁铵等不易全部进入蛭石海泡石间隙，复合材料总的氧化铁数量少，吸 波强度弱；蛭石海泡石数量过多，不易形成完善的复合材料，蛭石海泡石间隙内容纳的氧化 铁数量少，吸波强度也弱。铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合材料制备时，蛭石数量过少或蛭石颗粒过 小，隔不开蛭石海泡石颗粒，不利于铜合金液体的浸渗，蛭石数量过多或蛭石颗粒过大，会 影响铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化钡复合材料的力学性能。铜合金基体中的Al、Te、Co、Pr在本申请范围内，复合材料具有良好的性能。这些 元素超出本申请配比范围，脆性化合物数量多，铜合金难与蛭石海泡石界面结合，钛合金自 身的力学性能降低，也大大降低复合材料的吸波性及减振性。
权利要求
一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料，该复合材料以铜合金为基体，在基体上分布着海泡石氧化铁复合物和蛭石氧化铁钡复合物；二种复合物占复合材料的体积百份比为40-50％；该铜合金基体的化学成分的重量百分含量Al为3％～5％，Te为0.05％～0.1％，Co为0.05％-0.1％，Pr为0.005％-0.01％，其余为Cu。
2. 一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料的制备方法，其特征在于它包 括以下步骤a.蛭石氧化铁钡复合物的准备将氯化铁、硝酸钡和柠檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然后放入海泡石 蛭石，在80水浴中搅拌10-20min，蛭石颗粒的尺寸为0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比为 5-10 1，搅拌结束后，将搅拌物置于120°C的烘箱中保温30min后自然冷却，然后再放入 550-5900C的烘箱中，保温30min后自然冷却，得到蛭石氧化铁钡复合物；b.海泡石氧化铁复合物的准备再把氯化铁和硫酸亚铁铵装入带聚四氟乙烯衬里的水热容器中，加水溶解，再装入海 泡石，海泡石颗粒的尺寸为0. 6-lmm，搅拌以上三种物质达5-lOmin，三种物质氯化铁、硫酸 亚铁铵及海泡石的重量比为1 1 (1-2)，搅拌结束后将搅拌物置于220°C的烘箱中保温 3h后自然冷却便得到海泡石氧化铁复合物；c.然后将蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物放入底部通真空系统的水冷钢制模具 的空腔中形成复合物预制体，蛭石氧化铁钡和海泡石氧化铁复合物的重量比为1 (1-2)， 控制复合物预制体占金属模具空腔体积的40-50% ；开启钢制模具的水冷系统，控制进水温 度为 20-300C ；d.铜合金基体的准备将重量百分含量为Al为3% 5%，Te为0.05% 0. 1%，Co 为0. 05% -0. 1%，Pr为0. 005% -0. 01%，其余为Cu的原料在680_720°C温度下熔化成合 金液；e.开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为_30Kpa，将上述合金液体浇入 钢制模具空腔内的复合物预制体的上面，铜合金液体在真空压力作用下渗入复合物预制体 中的间隙，合金液体在模具内冷却凝固，形成铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材 料。
全文摘要
本发明提供一种铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料及其制备方法，该复合材料吸波性能高，并且具有优越的阻尼性能。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该复合材料以铜合金为基体，在基体上分布着海泡石氧化铁复合物和蛭石氧化铁钡复合物；二种复合物占复合材料的体积百份比为40-50％；该铜合金基体的化学成分的重量百分含量Al为3％～5％，Te为0.05％～0.1％，Co为0.05％-0.1％，Pr为0.005％-0.01％，其余为Cu。
文档编号C22C1/10GK101880811SQ201010220289
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者倪涛, 王玲, 赵浩峰 申请人:南京信息工程大学