一种高强高硬Cu-Cr复合材料及其制备方法和应用的制作方法

一种高强高硬Cu-Cr复合材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于金属基复合材料制备【技术领域】，公开了一种高强高硬Cu-Cr复合材料及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：Cu粉和Cr粉作为原材料，将其中一种原材料置于高能行星式球磨机内进行预球磨处理，再加入另一种原材料和助磨剂进行混合球磨处理，球磨后粉体干燥后于放电等离子烧结炉内进行烧结致密化处理，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。本发明以较低的增强相添加量(Cr含量可低至8at.％)，得到高出粉率的高强高硬Cu-Cr复合材料，其力学性能优异，硬度达到250～330Hv，压缩屈服强度达到900～1000MPa，同时保持良好的塑性，压缩率达到8～25％，在结构领域具有广泛的应用前景。
【专利说明】一种高强高硬Cu-Cr复合材料及其制备方法和应用

【技术领域】
[0001] 本发明属于金属基复合材料制备【技术领域】，特别涉及一种高强高硬Cu-Cr复合材 料及其制备方法和应用。

【背景技术】
[0002] 金属基复合材料由于相比相应金属基体材料，具有较高的力学性能同时保持一定 的塑性，能够作为结构材料广泛应用于摩擦磨损、塑性成形加工及其它结构领域。近年来， 研究人员在添加强化相制备金属基复合材料以提闻金属材料力学性能方面展开了大量的 研究。其中，所添加的增强相包括单质材料、碳化物、氧化物、硼化物以及不同种类强化相的 混合物，所米用的制备方法有粉末冶金、挤压铸造、快速凝固、电弧溶炼、液态金属浸渗以及 激光加工等。
[0003]为了获得较高的力学性能，在制备金属基复合材料时，通常要采取一些措施，例如 加入纳米尺度的增强相（尺寸小于lOOnm)，以及添加较高含量的增强相（体积分数大于 10 % ) (ChaS. I. , KimK. T. , ArshadS. Ν. , MoC. Β. , HongS. Η. , Advanced Materials, 2005, 17 ( 11), 1377-1381.) (Daoushff. Μ. , LimB. Κ. , MoC. Β. , NamD. Η. , HongS. Η. .Materials Science and Engineering:Α, 2〇〇9, 513_514, 247-253·)。纳米增强相具有较高的强化效率，但其制 备成本高，不利于大规模工业生产。而添加较高含量的增强相在提高生产成本的同时，也会 恶化材料的塑性及其他物理性能。因而选用经济实用的原材料、添加较少量的增强相同时 利用简单高效的方法制备力学性能优良并能大规模生产和有效应用到实际生活中的金属 基复合材料，是本发明旨在解决的问题。 '


【发明内容】

[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高强高硬 Cu-Cr复合材料的制备方法，该制备方法过程易于实现，适于工业化规模生产。
[0005]本发明另一目的在于提供上述方法制备的高强高硬(^_&复合材料。所得的 Cu-Cr复合材料具有优异的力学性能，同时保持较高的塑性。
[0006]本发明再一目的在于提供上述高强高硬Cu-Cr复合材料在结构领域中的应用 [0007]本发明的目的通过下述方案实现： °
[000S] -种局强高硬Cu_Cr复合材料的制备方法，包括以下步骤：Cu粉和&粉作为原 材料，将其中二种原材料置于高能行星式球磨机内进行预球磨处理，再加入另一种原材 和助磨剂进行混合球磨处理，球磨后粉体干燥后于放电等离子烧结炉内进行烧 理，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。 ^现山化处 ^00幻、所述原材料中，Cr的含量为总量原子百分数的8?10%，优选为 8at. %。本发明 =只需添加低至Sat. %的Cr作为增强相，即可获得高强高硬的力学性能优异的 添加的^曾强相含量低，又可保持复合材料良好的靭性，使得到的复合材料能更广泛
[0010]所述的助磨剂优选为无水乙醇。所用助磨剂的量为原材料质量的70?90%。
[0011]优选地，当选用CU粉进行预球磨处理时,加入助磨剂一起球磨。优选加入Cu粉质 量70?90%的助磨剂，更优选为80wt %，并于预球磨后进行千燥除去助磨剂后再进行后续 处理。
[0012] 所述预球磨处理的时间优选为15?25h。
[0013] 所述混合球磨处理的时间优选为90?ll〇h。
[00M]优选地，上述制备方法中球磨所用磨球的直径分别为15、10和6mm，对应质量比为 1:3:1，球料比为10:1，球磨机转速为226rpm。所用的球磨罐和磨球优选为不锈钢材质。本 发明所述预球磨处理和混合球磨处理的工艺参数相同如上所述。
[0015]优选地，所述烧结致密化处理的工艺条件为烧结压力为30?40MPa，烧结温度为 650?800°C，保温时间为6?lOmin。
[0016]上述本发明制备方法过程中，所述的干燥均优选在真空干燥箱内50?60?温度 下千燥20?30h。
[0017]优选地，所述预球磨处理后的粉体可先进行上述干燥后再重新投入球磨机中与其 他物料进行后续处理。
[0018]为了更好地实现本发明，所用原材料Cu粉和Cr粉的纯度均不小于99 %，粉末粒度 均不大于75 μ m。
[0019]为了更好地实现本发明，球磨过程优选均在惰性气体保护氛围下进行，更优选在 氩气气氛保护下进行。
[0020]具体地，本发明的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021] 方法一：称取Cu粉（纯度彡99%,粉末粒度<75μηι)和无水乙醇助磨剂置于高能 行星式球磨机内，在氩气气氛保护下预球磨处理15?25h，千燥后与Cr粉（纯度彡99%， 粉末粒度< 7δ μ m)以及无水乙醇助磨剂混合，加入高能行星式球磨机内，并在氩气气氛保 护下混合球磨处理90?110h，得到复合粉体，干燥后在放电等离子烧结炉内进行烧结致密 化处理，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。
[0022] 其中，球磨罐和磨球材质均为不锈钢，所用磨球直径分别为15、10和6mm，对应质 量比为1:3:1，球料比为10:1，球磨机转速为226rpm,无水乙醇质量为粉体质量的70? 90%，Cr粉在混合粉体中所占原子百分比为8%,所述干燥均在真空干燥箱内50?60? 温度下千燥20?30h，烧结压力为30?40MPa，烧结温度为650?80(TC，保温时间为6? 10min〇
[0023] 方法二：称取Cr粉（纯度> 99 %，粉末粒度< 75 μ m)置于高能行星式球磨机内， 在氩气气氛保护下预球磨处理I5?25h，然后将预球磨的Cr粉与Cu粉（纯度> 99%,粉 末粒度< 75 μ m)以及无水乙醇助磨剂混合后，加入高能行星式球磨机内，在氩气气氛保护 下混合球磨处理90?110h，得到复合粉体，干燥后在放电等离子烧结炉内进行烧结致密化 处理，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。
[0024] 其中，球磨罐和磨球材质均为不锈钢,所用磨球直径分别为15、10和6mm，对应质 量比为1:3:1，球料比为10:1，球磨机转速为226rpm，无水乙醇质量为粉体质量的70? 90%，Cr粉在混合粉体中所占原子百分比为8%，所述千燥均在真空干燥箱内50?60°C 温度下干燥20?30h，烧结压力为30?40MPa，烧结温度为650?80(TC，保温时间为6? 10min〇
[0025]上述本发明方法制备得到的高强高硬Cu-Cr复合材料纯度高、力学性能优异，同 时保持较高的塑性，能够作为结构材料广泛应用于摩擦磨损、塑性成形加工及其它结构领 域。
[0026]本发明的制备方法可制备得到增强相细小弥散分布、纯度高的复合材料，且本发 明制备方法的原材料利用率高，工艺简单，操作方便，可大规模工业化生产。
[0027]本发明的机理为：
[0028]本发明结合纯粉体球磨、混合粉体球磨以及放电等离子烧结技术，该发明方法采 用价格低廉的原材料，结合纯粉体预球磨、混合粉体球磨以及放电等离子烧结技术，以较低 的增强相添加量（Cr含量可低至8at. %，8· 14ν〇1· % )，即获得力学性能优异，同时保持良 好塑性的高强高硬Cu-Cr复合材料。
[0029] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0030] 1、本发明方法制备过程中添加大量无水乙醇作为助磨剂，使混合粉末处以湿磨状 态，有效减缓粉体在球磨过程中的团聚和粘结现象，且对粉体污染的程度较低，此外，相比 干磨以及仅添加较少含量的助磨剂，湿磨还能确保获得高出粉率的粉末。
[0031] 2、本发明采用高能球磨工艺制备粉体，该工艺通过磨球对粉体的反复碰撞和研磨 作用，使粉体经历反复冷焊合和破碎，从而达到细化、均匀混合以及合金化的作用。利用高 能球磨先对其中一种原材料粉体进行预球磨处理，磨球对粉体不断的碰撞作用使粉体内部 位错等缺陷密度增加，并促进晶粒的细化，能够获得晶粒尺寸细小的硬化粉末，在后续的混 合球磨中，有利于获得较小晶粒尺寸的粉末，同时实现增强相细小弥散分布于基体中，最终 获得更好的力学性能。采用高能球磨制备粉末，不需要昂贵的设备，工艺简单，操作简便，制 备过程中无废水、废气和废渣的产生，符合环保节能的要求。此外，由于采用了密封性好的 真空罐，同时通入氩气进行气氛保护，因而能够有效防止粉体在球磨过程中的氧化现象，从 而确保制粉质量。
[0032] 3、本发明采用放电等离子烧结技术对复合粉体进行烧结致密化处理，该技术是利 用外加脉冲强电流形成的电场清洁粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体，从而净化及活化材 料，并在较低压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密，能够以较低的温度和较短的 时间制备高质量的烧结体。利用放电等离子烧结工艺进行烧结，其特点是操作简单、烧结温 度低、升温速度快、烧结时间短、单件能耗低、烧结体致密度高且晶粒细小，是一种近净成形 及绿色制备技术。
[0033] 4、本发明采用相对廉价原料制备金属基复合材料，其力学性能优异，硬度达到 250?330Hv，压缩屈服强度达到9〇〇?l〇〇〇MPa，同时保持良好的塑性，压缩率达到8? 25%，所制备的复合材料在结构领域具有广泛的应用前景。

【专利附图】

【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例1中得到Cu-Cr复合材料的显微组织。
[0035]图2为本发明实施例2中得到Cu-Cr复合材料的显微组织（含局部放大图）。 [0036] 图3为对比实施例中烧结Cu-Cr复合材料的显微组织。
[0037] 图4为本发明实施例1中试样X射线衍射图谱。
[0038] 图5为本发明实施例2中试样X射线衍射图谱。
[0039]图6为本发明实施例1?4以及对比实施例中烧结Cu_Cr复合材料的室温压缩应 力应变曲线，其中1?4对应实施例1?4,5为对比实施例。

【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0041] 实施例1
[0042] 步骤一：预球磨Cu粉
[0043]准确称量CU粉（纯度彡99%，粉末粒度<7511111)50(^，无水乙醇 400§，置于41不 锈钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球料比为10:1，磨球直径分别为15、10和6_，对应质量 比为1: 3:1，将球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作两次，使球磨过程处于 氩气保护气氛中。设置球磨机转速为22 6rpm。为了防止球磨过程中温度过高，设置球磨机 正向转动3〇min后暂时停机30min，随后反向转动3〇min,如此交替进行，每球磨5h完全停 机冷却，直到球磨 2〇h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，并取出Cu粉，置于真空干燥箱 内，抽真空，设置温度为 5〇°C，保持24h，获得干燥的预球磨处理Cu粉。
[0044] 步骤二：混合球磨Cu粉和Cr粉
[0045]准确称量预球磨Cu粉4明_ 8g，Cr粉（纯度彡99%，粉末粒度< 75 μ m) 33. 2g，无 水乙醇400g，置于4L不锈钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球料比为10:丨，磨球直径分别为 15、10和6mm,对应质量比为1:3:1，将球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作 两次，使球磨过程处于氩气保护气氛中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中 温度过高，设置球磨机正向转动30min后暂时停机30min,随后反向转动30min，如此交替进 行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨l〇〇h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，并取出混 合粉体，置于真空千燥箱内，抽真空，设置温度为 5〇°C，保持24h，获得干燥的复合粉体。 [0046] 步骤三：烧结复合粉体
[0047] 准确称量复合粉体16. 7g置于内径为20. 4ram的石墨模具中，其中粉体与模具内壁 之间垫一层〇· 2mm厚的石墨纸，以便于脱模。随后将模具套上石墨保温圈，并置于放电等离 子烧结炉内，抽真空30min后开始烧结。设置3min内温度升至l〇(TC，随后以l〇(TC /min 的速度升温，升至700°C，接着3min内将温度升至750°C，并在该温度下保温8tnin，全程保持 压力为30MPa，保温8min之后炉冷至室温，并取出试样，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。
[0048] 实施例2
[0049] 步骤一：预球磨Cr粉
[0050] 准确称量Cr粉（纯度彡99%，粉末粒度彡75 μ m) 500g,置于4L不锈钢球磨罐内， 并加入不锈钢磨球，球料比为10:1，磨球直径分别为15、10和6mm，对应质量比为1:3:1，将 球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作两次，使球磨过程处于氩气保护气氛 中。设置球磨机转速为Merpm。为了防止球磨过程中温度过高，设置球磨机正向转动3〇min 后暂时停机3〇min，随后反向转动3〇min，如此交替进行,每球磨5h完全停机冷却，直到球磨 20h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，获得预球磨处理Cr粉。
[0051] 步骤二：混合球磨Cu粉和Cr粉
[0052] 准确称量Cu粉（纯度彡99%，粉末粒度彡75 μ m) 4明· 8g，预球磨Cr粉33. 2g,无 水乙醇400g,置于4L不锈钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球料比为1〇:丨，磨球直径分别为 I5、10和6mm，对应质量比为1:3: 1，将球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作 两次，使球磨过程处于氩气保护气氛中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中 温度过高，设置球磨机正向转动 3〇min后暂时停机30min,随后反向转动30min，如此交替进 行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨l〇〇h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，并取出混 合粉体，置于真空干燥箱内，抽真空，设置温度为50°C，保持24h，获得千燥的复合粉体。 [0053] 步骤三：烧结复合粉体
[0054] 准确称量复合粉体I6· 7g置于内径为20. 4mm的石墨模具中，其中粉体与模具内壁 之间垫一层〇· 2mm厚的石墨纸，以便于脱模。随后将模具套上石墨保温圈，并置于放电等离 子烧结炉内，抽真空30min后开始烧结。设置3min内温度升至l〇(TC，随后以l〇(TC /min 的速度升温，升至700°C,接着3min内将温度升至750?,并在该温度下保温8min，全程保 持压力为3〇MPa，在保温8min之后炉冷至室温，并取出试样，得到高强高硬的 Cu-Cr复合材 料。
[0055] 实施例3
[0056] 步骤一：预球磨Cr粉
[0057] 准确称量Cr粉（纯度彡99%，粉末粒度彡75um)500g，置于4L不锈钢球磨罐内， 并加入不锈钢磨球，球料比为10:1，磨球直径分别为15、10和6mra，对应质量比为1:3:1，将 球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作两次，使球磨过程处于氩气保护气氛 中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中温度过高，设置球磨机正向转动3〇 min 后暂时停机3〇min，随后反向转动30min，如此交替进行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨 20h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，获得预球磨处理 Cr粉。
[0058] 步骤二：混合球磨Cu粉和Cr粉
[0059]准确称量Cu粉（纯度彡"％，粉末粒度< 75 μ m) 466. 8g，预球磨Cr粉33. 2g，无 水乙醇400g，置于4L不锈钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球料比为10:丨，磨球直径分别为 15、10和6mm，对应质量比为1:3:1，将球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作 两次，使球磨过程处于氩气保护气氛中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中 温度过高，设置球磨机正向转动30min后暂时停机30min，随后反向转动30min，如此交替进 行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨l〇〇h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，并取出混 合粉体，置于真空干燥箱内，抽真空，设置温度为50°C,保持24h，获得干燥的复合粉体。 [0060] 步骤三：烧结复合粉体
[0061] 准确称量复合粉体16· 7g置于内径为20. 4mm的石墨模具中，其中粉体与模具内壁 之间垫一层〇· 2_厚的石墨纸，以便于脱模。随后将模具套上石墨保温圈，并置于放电等离 子烧结炉内，抽真空3〇min后开始烧结。设置3min内温度升至i〇(TC，随后以i〇(TC /min 的速度升温，升至6〇〇°C，接着3min内将温度升至650°C，并在该温度下保温8min，全程保持 压力为30MPa，在保温 8min之后炉冷至室温，并取出试样，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。
[0062] 实施例4
[0063] 步骤一：预球磨Cr粉
[0064] 准确称量Cr粉（纯度> 99%，粉末粒度< 75 μ m) 5〇Og,置于4L不绣钢球磨罐内， 并加入不锈钢磨球，球料比为10:1，磨球直径分别为15、10和6mm，对应质量比为1:3:1，将 球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作两次，使球磨过程处于氩气保护气氛 中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中温度过高，设置球磨机正向转动30min 后暂时停机30min，随后反向转动30min，如此交替进行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨 20h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，获得预球磨处理〇粉。
[0065] 步骤二：混合球磨Cu粉和Cr粉
[0066] 准确称量Cu粉（纯度彡"％，粉末粒度< 7δ μ m) 466. 8g，预球磨Cr粉33. 2g，无 水乙醇400g，置于4L不锈钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球料比为i〇: 1，磨球直径分别为 15、10和6mra，对应质量比为1:3:1，将球磨罐密封后，先抽真空，再通氩气，并连续重复操作 两次，使球磨过程处于氩气保护气氛中。设置球磨机转速为226rpm。为了防止球磨过程中 温度过高，设置球磨机正向转动30min后暂时停机30min，随后反向转动30min，如此交替进 行，每球磨5h完全停机冷却，直到球磨l〇〇h为止。完成球磨后，停机冷却球磨罐，并取出混 合粉体，置于真空干燥箱内，抽真空，设置温度为 5〇°C，保持24h，获得干燥的复合粉体。 [0067] 步骤三：烧结复合粉体
[0068] 准确称量复合粉体I6· 7g置于内径为20. 4mm的石墨模具中，其中粉体与模具内壁 之间垫一层〇· 2_厚的石墨纸，以便于脱模。随后将模具套上石墨保温圈，并置于放电等离 子烧结炉内，抽真空3〇min后开始烧结。设置3min内温度升至60°C，随后以10(TC /min的 速度升温，升至76〇°C，接着3min内将温度升至800°C，并在该温度下保温8min，全程保持压 力为40MPa，在保温 8min之后炉冷至室温，并取出试样，得到高硬高硬Cu-Cr复合材料。
[0069] 对比实施例
[0070] 步骤一：混合球磨Cu粉和Cr粉
[0071] 准确称量Cu粉（纯度彡99%，粉末粒度彡75um)466.8g，Cr粉（纯度彡99%， 粉末粒度< 75 μ m) 33. 2g，无水乙醇400g，置于4L不诱钢球磨罐内，并加入不锈钢磨球，球 料比为10:1，磨球直径分别为15、10和6mm，对应质量比为1:3:1，将球磨罐密封后，先抽真 空，再通氩气，并连续重复操作两次，使球磨过程处于氩气保护气氛中。设置球磨机转速为 226rpm。为了防止球磨过程中温度过高，设置球磨机正向转动30min后暂时停机30min，随 后反向转动30min，如此交替进行，每球磨此完全停机冷却，直到球磨l〇〇h为止。完成球磨 后，停机冷却球磨罐，并取出混合粉体，置于真空干燥箱内，抽真空，设置温度为50。(：，保持 24h，获得千燥的复合粉体。
[0072] 步骤二：烧结复合粉体
[0073] 准确称量复合粉体I6· 7g置于内径为20. 4mm的石墨模具中，其中粉体与模具内壁 之间垫一层〇· 2_厚的石墨纸，以便于脱模。随后将模具套上石墨保温圈，并置于放电等离 子烧结炉内，抽真空3〇min后开始烧结。设置 3min内温度升至10(TC，随后以i〇(rc /min 的速度升温，升至7〇〇°C，接着3min内将温度升至75〇°C，并在该温度下保温8min，全程保持 压力为 3〇MPa。在保温8min之后炉冷至室温，并取出试样，得到Cu-Cr复合材料。
[0074] 对实施例1?4和对比实施例制备得到的样品形貌、相和力学性能进行了如下检 测表征：
[0075] (1)样品表面形貌：使用扫描电镜对烧结样品表面进行形貌观察（参见图i?3)， 可以看出本发明制备得到的Cu-Cr复合材料中Cr增强相弥散分布在Cu基体中；而对比实 施例的复合材料在Cu基体中存在较大尺寸的Cr增强相，且该增强相分布不均勻。
[0076] (2)样品相分析：采用X射线衍射仪对样品进行相成分表征（参见图4、5)，未发现 存在其他杂峰，因此所制备Cu-Cr复合材料纯度较高。
[0077] (3)力学性能：采用维氏硬度计对样品进行硬度表征，试验力为2. 94N，测试结果 为1〇个不同区域测试值的平均值，每个测试值偏差均不超过平均值的5% ;使用压缩试验 机对烧结样品进行室温压缩试验,采用线切割方法获得尺寸为φ3χ4. 5mm的样品，压缩应 变速率为1 X lOi1，获得室温压缩应力应变曲线（参见图6)。所测得样品的力学性能见表 1。由表1可见，本发明制备得到的高强高硬 Cu_Cr复合材料具有优异的力学性能，同时保 持良好的塑性；而相同烧结条件下，对比实施例没有经过预球磨粉体制备得到的复合材料 力学性能明显较本发明的复合材料性能差。
[0078] (4)出粉率：对球磨并干燥后的粉末在电子秤上进行称量（预球磨Cr粉为干磨， f需干燥，球磨后从球磨罐中取出直接进行称量），球磨后粉末的质量与球磨前添加到球磨 罐内所用粉末的质量之比为该粉末的出粉率。对于实例i，预球磨 Cu粉出粉率为96. 1%， 混合球磨后出粉率为92. 7%，对于实例2?4,预磨Cr粉出粉率为95. 9%，混合球磨后出粉 率为93_ 1%，对于对比实施例，混合球磨后出粉率为92. 1%。可见采用较高含量的无水乙 醇进行球磨处理，能够获得较高的出粉率（对于Cr粉预球磨，由于Cr本身硬度较高，相比 Cu，不易发生粘球和粘壁现象，故无需添加助磨剂进行球磨处理），由此可见，在本实验条件 下，原材料利用率更高。
[0079]表lCu-Cr复合材料的力学性能参数
[0080]

【权利要求】
1. 一种高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：Cu粉和Cr粉 作为原材料，将其中一种原材料置于高能行星式球磨机内进行预球磨处理，再加入另一种 原材料和助磨剂进行混合球磨处理，球磨后粉体干燥后于放电等离子烧结炉内进行烧结致 密化处理，得到高强高硬Cu-Cr复合材料。
2. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所述原 材料中，Cr的含量为总量原子百分数的8?10%。
3. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所述球 磨中所用磨球的直径分别为15、10和6mm，对应质量比为1:3:1，球料比为10:1，球磨机转速 为 226rpm。
4. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所述的 助磨剂为无水乙醇。
5. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所用助 磨剂的量为原材料质量的70?90%。
6. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所述预 球磨处理的时间为15?25h ;所述混合球磨处理的时间为90?110h。
7. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：所述烧 结致密化处理的工艺条件为烧结压力为30?40MPa，烧结温度为650?800°C，保温时间为 6?lOmin ;所述的干燥指在真空干燥箱内50?60°C温度下干燥20?30h。
8. 根据权利要求1所述的高强高硬Cu-Cr复合材料的制备方法，其特征在于：当选用 Cu粉进行所述预球磨处理时，加入助磨剂一起球磨。
9. 一种高强高硬Cu-Cr复合材料，其特征在于根据权利要求1?8任一项所述的高强 高硬Cu-Cr复合材料的制备方法得到。
10. 根据权利要求9所述的高强高硬Cu-Cr复合材料在结构领域中的应用。
【文档编号】C22C1/04GK104232961SQ201410459746
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】康志新, 方强, 陈德馨, 张俊逸 申请人:华南理工大学