专利名称：铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴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，涉及一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料及 其制备方法及其制备方法。
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AA0模板；采用直流或脉冲电流电化学沉积在铝基AA0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，提供一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴 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。本发明的另一目的是提供铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴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硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料，该复合材料以铜合金为基体，在 基体上分布着硅藻土海泡石氧化铁钴复合物；硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的 体积百分比为45-50% ；该铜合金基体的化学成分的重量百分含量A1为3% 5%，Ti为 0. 01% 0. 05%, Sn 为 0. 05% -0. 1%，Nd 为 0. 005% -0. 01%，其余为 Cu。一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料的制备方法，其特征在于它包括 以下步骤a.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备再把氯化铁、氯化钴和硫酸亚铁铵装入 带聚四氟乙烯衬里的水热容器中，加水溶解，再装入硅藻土和海泡石混合物，硅藻土颗粒的 尺寸为0. l-o. 4mm，海泡石颗粒的尺寸为0. 5_lmm，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石
3的重量比为(0.5-1) 1，搅拌以上物质达4-8min，氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土海 泡石混合物的重量比为1 1 1 (1-2)，搅拌结束后将搅拌物置于240°C的烘箱中保温 3h后自然冷却便得到硅藻土氧化铁钴复合物；b.铁纤维的准备按重量百分含C为0.2%-0.4%，Sm为0.003%-0.09%，其 余为Fe进行配料，原料置于带有加热装置的升液管内熔化而形成铁合金液，熔化温度为 1560-1590°C ；升液管下部套装有柱塞，柱塞在动力装置带动下可沿升液管上、下移动，柱塞 上移时可将升液管内液面抬高，从而便于转轮凸缘将合金液拽出，形成铁纤维，转轮采用轮 缘有凸缘的水冷铜合金转轮，合金液通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触，水冷 铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成合金材料纤维，转轮凸缘的线速度为19-21m/s，铁纤维 的直径为10-45 ym;转轮开转前开启转轮水冷系统，水冷系统进水温度小于30°C ；c.然后将长径比为6 1的铁纤维和硅藻土氧化铁钴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，其中铁纤维占硅藻土氧化铁钴复合物的重量 百分比为3%，复合物预制体占金属模具空腔体积的45-50%;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A1为3% 5%，Ti为0.01% 0.05%， Sn为Sn为0. 5% -l%，Nd为0. 005% -0. 01%，其余为Cu的原料在1280_1320°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，并注满模具，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，合金液体模具内冷却凝固，形成铜合金基硅藻土海泡石氧化 铁钴复合材料。本发明相比现有技术的有益效果如下本发明中海泡石、硅藻土空隙大，易于接纳氧化铁钴，氧化铁钴处于海泡石、硅藻 土的空隙中，形成氧化铁钴不会散落的海泡石、硅藻土氧化铁钴复合物，因而成为复合材料 吸收电磁波的坚实的物质中心。海泡石和硅藻土的空隙不同，容纳铁和钴氧化物的数量不 同，利于电磁波的快速衰减。氧化铁钴处于海泡石、硅藻土的空隙中，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Sn可促进铜合金与海泡石、硅藻土的界面结合。铜合金中的Ti和Nd 可减小铜合金的颗粒，提高复合材料基体的强度。坚实的海泡石、硅藻土氧化铁钴复合物可 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、硅藻土氧化铁钴复合材 料的力学性能。铁纤维的作用是高复合材料基体的强度。本发明的合金性能见表1。海泡石、硅藻土空隙大，易于接纳氧化铁钴，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硅藻土海泡石氧化铁钴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硅藻土氧化铁钴复合体。
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。实施例一本发明中铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料的制备过程如下a.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备再把氯化铁、氯化钴和硫酸亚铁铵装入 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)，再装入硅藻土和海泡 石混合物，硅藻土颗粒的尺寸为0. 1mm，海泡石颗粒的尺寸为0. 5mm，硅藻土海泡石混合物 中硅藻土和海泡石的重量比为0.5 1，搅拌以上物质达4-8min，氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁 铵及硅藻土海泡石混合物的重量比为1 1 1 1，搅拌结束后将搅拌物置于240°C的烘 箱中保温3h后自然冷却便得到硅藻土氧化铁钴复合物；b.铁纤维的准备按重量百分含C为0.2% -0.4%，Sm为0.003%-0.09%，其 余为Fe进行配料，原料置于带有加热装置的升液管内熔化而形成铁合金液，熔化温度为 1560-1590°C ；升液管下部套装有柱塞，柱塞在动力装置带动下可沿升液管上、下移动，柱塞 上移时可将升液管内液面抬高，从而便于转轮凸缘将合金液拽出，形成铁纤维，转轮采用轮 缘有凸缘的水冷铜合金转轮。合金液通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触，水冷 铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成合金材料纤维，转轮凸缘的线速度为19-21m/s。铁纤维 的直径为10-45 μ m，转轮开转前开启转轮水冷系统，水冷系统进水温度小于30°C ；c.然后将长径比为6 1的铁纤维和硅藻土氧化铁钴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，铁纤维和硅藻土氧化铁钴复合物的重量百分 比为3%。复合物预制体占金属模具空腔体积的45-50% ；开启钢制模具的水冷系统，进水 温度为20-30°C。d.铜合金基体的准备铜合金成分的重量百分含量按Al为3%，Ti为0.01%，Sn 为0.5% (该成份在权利要求书中未出现？-改了)，Nd为0.005%，其余为Cu的原料，在 1280-1320°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，并注满模具，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，形成铜合金基硅藻土海泡石氧 化铁钴复合材料。实施例二 a.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土 海泡石混合物的重量比为1 1 1 2，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量比 为1 1，硅藻土颗粒的尺寸为0.4mm，海泡石颗粒的尺寸为1mm，b.铁纤维的准备按重量百分含C为0. 2%，Sm为0. 09%，其余为Fe进行配料，
C.复合物预制体的准备硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分 比为50%。d.铜合金成分的重量百分含量为A1为5%，Ti为0.05%，Sn为l%，Nd为0.01%， 其余为Cu。制备方法同实施例一。实施例三a.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土 海泡石混合物的重量比为1 1 1 1.5，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比为0.7 1，硅藻土颗粒的尺寸为0.3mm，海泡石颗粒的尺寸为0.6mm;b.铁纤维的准备按重量百分含C为0. 4%，Sm为0. 003%，其余为Fe进行配料，C.复合物预制体的准备硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分 比为 45-50%。d.铜合金成分的重量百分含量为々1为4%，！1为0.035%，511为0.71%，而为 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.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土 海泡石混合物的重量比为1 1 1 0.8，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比为0.4 1，硅藻土颗粒的尺寸为0.08mm，海泡石颗粒的尺寸为0.4mm，b.铁纤维的准备按重量百分含C为0. 1 %，Sm为0. 001 %，其余为Fe进行配料，C.复合物预制体的准备硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分 比为 45-50%。d.铜合金成分的重量百分含量为A1为2%，Ti为0. 005%，Sn为0. 4%，Nd为 0. 0041%，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.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土 海泡石混合物的重量比为1 1 1 2. 1，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重量 比为1. 2 1，硅藻土颗粒的尺寸为0. 5mm，海泡石颗粒的尺寸为1. 1mm,b.铁纤维的准备按重量百分含C为0. 7%，Sm为0. 12%，其余为Fe进行配料，C.复合物预制体的准备硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分 比为 45-50%。d.铜合金成分的重量百分含量为A1为&%，Ti为0.06%，Sn为1.2%，Nd为 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 铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料，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。铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料制备时，硅藻土海泡石数量过小，氯化 铁、硫酸亚铁铵不易全部进入硅藻土海泡石间隙，复合材料总的氧化铁钴数量少，吸波强度 弱；硅藻土海泡石数量过多，不易形成完善的复合材料，硅藻土海泡石间隙内容纳的氧化铁 钴数量少，吸波强度也弱。铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料制备时，硅藻土数量过少或硅藻土颗粒 过小，隔不开硅藻土海泡石颗粒，不利于铜合金液体的浸渗，硅藻土数量过多或硅藻土颗粒 过大，会影响铝合金基硅藻土海泡石氧化铁钴钡复合材料的力学性能。铜合金基体中的Al、Ti、Sn、Nd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，铜合金难与硅藻土海泡石界面结合，铜合金 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
一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料，该复合材料以铜合金为基体，在基体上分布着硅藻土海泡石氧化铁钴复合物；硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分比为45-50％；该铜合金基体的化学成分的重量百分含量Al为3％～5％，Ti为0.01％～0.05％，Sn为0.05％-0.1％，Nd为0.005％-0.01％，其余为Cu。
2.一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料的制备方法，其特征在于它包括以 下步骤a.硅藻土海泡石氧化铁钴复合物的准备再把氯化铁、氯化钴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，再装入硅藻土和海泡石混合物，硅藻土颗粒的尺寸 为0. 1-0. 4mm，海泡石颗粒的尺寸为0. 5_lmm，硅藻土海泡石混合物中硅藻土和海泡石的重 量比为(0.5-1) 1，搅拌以上物质达4-8min，氯化铁、氯化钴、硫酸亚铁铵及硅藻土海泡石 混合物的重量比为1 1 1 (1-2)，搅拌结束后将搅拌物置于240°C的烘箱中保温3h 后自然冷却便得到硅藻土氧化铁钴复合物；b.铁纤维的准备按重量百分含C为0.2%-0.4%, Sm为0.003% -0.09%，其余 为Fe进行配料，原料置于带有加热装置的升液管内熔化而形成铁合金液，熔化温度为 1560-1590°C ；合金液通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触，水冷铜合金转轮凸 缘将合金液拽出，形成合金材料纤维，转轮凸缘的线速度为19-21m/s，铁纤维的直径为 10-45 μ m ；转轮开转前开启转轮水冷系统，水冷系统进水温度小于30°C ；c.然后将长径比为6 1的铁纤维和硅藻土氧化铁钴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，并注满模具，其中铁纤维占硅藻土氧化铁钴复合 物的重量百分比为3%，控制复合物预制体占金属模具空腔体积的45-50% ；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% 5%，Ti为0.01% 0.05%，Sn 为Sn为0. 5% -1%，Nd为0. 005% -0. 01%，其余为Cu的原料在1280_1320°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，合金液体模具内冷却凝固，形成铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴复合材料。
全文摘要
本发明提供一种铜合金基硅藻土海泡石氧化铁钴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，在基体上分布着硅藻土海泡石氧化铁钴复合物；硅藻土海泡石氧化铁钴复合物占复合材料的体积百分比为45-50％。该铜合金基体的化学成分的重量百分含量Al为3％～5％，Ti为0.01％～0.05％，Sn为0.5％-1％，Nd为0.005％-0.01％，其余为Cu。
文档编号C22C49/02GK101876037SQ20101022029
公开日2010年11月3日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者王玲, 裴必龙, 赵浩峰 申请人:南京信息工程大学