稀土铜基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种稀土铜基复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铜呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/立方厘米。熔点1083. 4±0.2°C，沸点 2567°C。有很好的延展性。导热和导电性能较好。采用铜基复合材料具有优良的综合性 能，比如，铜基轴承合金具有高的疲劳强度和承载能力，优良的耐磨性良好的导热性摩擦系 数低，能在250°C以下正常工作，合于制造高速重载下工作的轴承；铜铅合金的突出优点是 承载能力大，抗疲劳强度高耐热性好。但是铜基复合材料重量大，增加器械重量，不易搬移。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供一种稀土铜基复合材料及其制备方法，弹性模 量高，适合轻质材料制造需求。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1.3~1. 9%、碳酸钙 1. 6~2. 3%、氧化铪 1. 5~2. 0%、钛白粉 4. 6~5. 0%、磷粉 7. 6~8. 9%、重稀土 10. 2~14. 5%、铌粉 1. 2~1. 5%、碘化银4. 0~5. 0%、二硼化钛2. 0~3. 5%、其余为铜粉。
[0005] 作为对本发明的进一步改进，稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分： 氧化铁红1. 6%、碳酸钙2. 0%、氧化铪1. 8%、钛白粉4. 8%、磷粉8. 0%、重稀土 12%、铌粉1. 3%、 碘化银4. 5%、二硼化钛2. 8%、其余为铜粉。
[0006] 作为对本发明的进一步改进，重稀土为钬、铕、铒或钇。
[0007] 作为对本发明的进一步改进，氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
[0008] 上述稀土铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为200~300°C，烘干时间10~20min; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为600~800°C，烧结压力为3~4MPa，保温时间为30~40min。
[0009] (4)冷却。
[0010] 技术效果 本发明制备的稀土铜基复合材料的弹性模量得到了显著提高，达到了 57~60GPa。这是 因为重稀土的加入使本发明具有高强度、高弹性模量和较好的塑性，满足了轻质材料制造 的需求。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
[0012] 实施例1 稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 6%、碳酸钙2. 0%、氧化 铪1. 8%、钛白粉4. 8%、磷粉8. 0%、重稀土 12%、铌粉1. 3%、碘化银4. 5%、二硼化钛2. 8%、其余 为铜粉。
[0013] 重稀土为钬。
[0014] 氮化钛为二氮化二钛。
[0015] 上述稀土铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为250°C，烘干时间15min; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为700°C，烧结压力为3. 5MPa，保温时间为35min。
[0016] (4)冷却。
[0017] 实施例2 稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 3%、碳酸钙1. 6%、氧化 铪1. 5%、钛白粉4. 6%、磷粉7. 6%、重稀土 10. 2%、铌粉1. 2%、碘化银4. 0%、二硼化钛2. 0%、其 余为铜粉。
[0018] 重稀土为铕。
[0019] 氮化钛为四氮化三钛。
[0020] 上述稀土铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为200°C，烘干时间lOmin; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为600°C，烧结压力为3MPa，保温时间为30min。
[0021] (4)冷却。
[0022] 实施例3 稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 9%、碳酸钙2. 3%、氧化 铪2. 0%、钛白粉5. 0%、磷粉8. 9%、重稀土 14. 5%、铌粉1. 5%、碘化银5. 0%、二硼化钛3. 5%、其 余为铜粉。
[0023] 重稀土为铒。
[0024] 氮化钛为二氮化二钛。
[0025] 上述稀土铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为300°C，烘干时间20min; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为800°C，烧结压力为4MPa，保温时间为40min。
[0026] (4)冷却。
[0027] 实施例4 稀土铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 5%、碳酸钙1. 8%、氧化 铪1. 8%、钛白粉4. 8%、磷粉8. 6%、重稀土 11. 2%、铌粉1. 3%、碘化银4. 2%、二硼化钛2. 8%、其 余为铜粉。
[0028] 重稀土为钇。
[0029] 氮化钛为四氮化三钛。
[0030] 上述稀土铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为220°C，烘干时间18min; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为680°C，烧结压力为3. 4MPa，保温时间为38min。
[0031] (4)冷却。
[0032] 对比例1 与实施例1相同，不同在于：不加重稀土。
[0033] 性能测试试验 材料的硬度：将材料放入HB-3000B布氏硬度试验机上，加载重量为500kg，压头为硬质 合金钢球，直径为l〇mm，保压30s，测试硬度。测试结果见下表1。
[0034]表1
结论：对比例1的布氏硬度为63. 2,而加入了重稀土的复合材料的布氏硬度为90. 5~ 93. 6,本发明制备的稀土铜基复合材料的弹性模量也得到了显著提高，达到了 57~60GPa。说 明重稀土的加入使本发明具有高强度、高弹性模量和较好的塑性，满足了轻质材料制造的 需求。
【主权项】
1. 稀土铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红 I. 3~1. 9%、碳酸钙 I. 6~2. 3%、氧化铪 I. 5~2. 0%、钛白粉 4. 6~5. 0%、磷粉 7. 6~8. 9%、重稀土 10. 2~14. 5%、铌粉I. 2~L 5%、碘化银4. 0~5. 0%、二硼化钛2. 0~3. 5%、其余为铜粉。2. 根据权利要求1所述的稀土铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的 组分，氧化铁红1. 6%、碳酸钙2. 0%、氧化铪1. 8%、钛白粉4. 8%、磷粉8. 0%、重稀土 12%、铌粉 1. 3%、碘化银4. 5%、二硼化钛2. 8%、其余为铜粉。3. 根据权利要求1所述的稀土铜基复合材料，其特征在于，重稀土为钬、铕、铒或钇。4. 根据权利要求1所述的稀土铜基复合材料，其特征在于，氮化钛为二氮化二钛或四 氮化三钛。5. 基于权利要求1所述的稀土铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘 干，烘干温度为200~300°C，烘干时间10~20min ; (2) 冷压器中冷压； (3) 烧结，烧结温度为600~800°C，烧结压力为3~4MPa，保温时间为30~40min ; (4) 冷却。
【专利摘要】本发明公开了一种稀土铜基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1.3~1.9%、碳酸钙1.6~2.3%、氧化铪1.5~2.0%、钛白粉4.6~5.0%、磷粉7.6~8.9%、重稀土10.2~14.5%、铌粉1.2~1.5%、碘化银4.0~5.0%、二硼化钛2.0~3.5%、其余为铜粉。制备方法：将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘干，烘干温度为200～300℃，烘干时间10～20min；冷压器中冷压；烧结，烧结温度为600～800℃，烧结压力为3～4MPa，保温时间为30～40min；冷却。本发明制备的稀土铜基复合材料的弹性模量得到了显著提高，达到了57~60GPa。这是因为重稀土的加入使本发明具有高强度、高弹性模量和较好的塑性，满足了轻质材料制造的需求。
【IPC分类】C22C9/00, C22C1/05
【公开号】CN105112713
【申请号】CN201510540095
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月28日