本发明属于电工材料制备技术领域，涉及一种添加Ti元素制备CuW合金的方法。
背景技术：
由于钨具有高的熔点和强度以及低的热膨胀系数，铜具有良好的导热导电性，所以，铜钨合金表现出优良的耐高温、耐烧蚀、高强度、高硬度等性能。
常规的CuW触头材料在开断过程中，由于铜的逸出功低且熔点较低，在高温电弧作用下，铜相将产生熔化和喷溅，造成触头材料表面凹凸不平，严重影响输电线路运行的稳定性和可靠性。因此，如何提高触头材料的耐电弧侵蚀性能成为触头材料研究的关键问题。
在W骨架制备时添加适量的活化元素能明显地改善Cu、W的润湿性，并且具有明显的活化烧结作用，能很好地促进钨粉的致密化和提高W骨架的强度。研究表明，在铜中添加Cr、Ni及Fe等元素，不仅可以提高Cu、 W之间的界面润湿性，还可使Cu/W界面结合由机械结合演变成为冶金结合，进而提高两相界面强度。由二元合金相图可知Ti与W可以形成连续固溶体，且Ti在Cu中也有一定的固溶量。Ti元素的添加可以改善Cu、W的润湿性，有利于提高Cu/W相界面结合强度。另外，经时效时效处理的Cu(Ti) W合金具有良好的强度和导电性，Ti元素的添加可以很好强化弱击穿相-Cu 相，达到提高电触头使用寿命的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种添加Ti元素制备CuW合金的方法，用以提高 Cu/W相界面结合强度。
本发明所采用的技术方案是，一种添加Ti元素制备CuW合金的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，混粉：
将W粉与Ti粉和诱导铜粉放入混料机中，加入无水乙醇湿混2～8小时；
步骤2，压制：
将经步骤1混合好的粉体倒入模具，压制成型，得到钨压坯；
步骤3，烧结：
将步骤2压制好的钨压坯放入氢气气氛烧结炉中烧结，随炉冷却至室温，获得钨骨架；
步骤4，溶渗：
将纯铜块叠放于步骤3得到的钨骨架上方，放入氢气气氛烧结炉中，溶渗烧结，随炉冷却至室温，获得添加Ti的CuW合金。
本发明特点还在于，
步骤1中W粉与Ti粉和诱导铜粉的用量按照质量百分比为： 1:0.5～2.0％:5～15％。
步骤1中无水乙醇的加入量为所有粉末总质量的2～6％。
步骤1中W粉的平均粒度为5～10μm，Ti粉的平均粒度5～40μm。
步骤2中压制压力为200～400MPa，保压时间为20～40s。
步骤3中烧结参数为：升温至800～1000℃保温0.5～2h。
步骤4中溶渗烧结参数为：先升温至800～1000℃保温0.5～2h，再升温至1200～1400℃，保温1～3h。
本发明的有益效果是，本发明通过添加Ti元素使得Cu/W实现了良好的冶金结合，且促进了钨骨架烧结颈的形成，起到活化烧结的作用。同时Ti 元素的添加可以很好强化弱击穿相-Cu相，使得制得的Cu(Ti)W合金，具有良好的强度和导电性，提高了电触头使用寿命的目的。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺流程图；
图2是本发明方法制备的Cu(Ti)W合金的SEM照片；
图3是本发明方法制备的Cu(Ti)W合金的EDS能谱分析图；
图4是本发明方法制备的Cu(Ti)W合金的线扫描图。
具体实施方式
下面结合和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种添加Ti元素制备CuW合金的方法，如图1所示，具体按以下步骤实施：
步骤1，混粉：
将平均粒度为5～10μm的W粉与5～40μm的Ti粉以及诱导铜粉放入V 型混料机中，加入无水乙醇湿混2～8小时。
其中Ti粉的添加量为W粉质量的0.5～2.0％，诱导铜粉的添加量为W粉质量的5～15％。
无水乙醇的加入量为所有粉末总质量的2～6％。
步骤2，压制：
将经步骤1混合好的粉体倒入经脱模剂涂抹后的模具，在WE-10型万能材料试验机上进行压制成型，得到钨压坯。压力为200～400MPa，保压 20～40s，以便气体能够顺利排出，同时保证粉末在型腔中得到充分填实。
步骤3，烧结：
将步骤2压制好的钨压坯放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后检验氢气的纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始升温至800～1000℃保温0.5～2h，随炉冷却至室温，获得钨骨架。
步骤4，溶渗：
根据生坯的体积和紧实率确定试样所需渗入的Cu的体积，一般应比计算值多40～80％，以确保熔渗过程进行得较为充分和完全。Cu块截取后应清洗或打磨，以去除其表面沾染的杂质。将纯铜块叠放于钨骨架上方，再放入烧结炉中。通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始升温至800～1000℃保温0.5～2h，再升温至1200～1400℃，保温1～3h，随炉冷却至室温，获得Cu(Ti)W合金。
本发明通过在CuW合金中添加Ti元素，改善了Cu、W的润湿性，提高了Cu/W相界面结合强度。同时Ti元素的添加可以很好强化弱击穿相-Cu 相，使得制得的Cu(Ti)W合金，具有良好的强度和导电性，提高了电触头使用寿命的目的。
实施例1
称取平均粒度为8μm的W粉，W粉质量0.5％、平均粒度为35μm的 Ti粉，W粉质量10％的诱导铜粉，添加粉末总质量2％的无水乙醇作为过程控制剂，在50r/min的V型混料机上进行混料8小时，混料球为WC硬质球，然后将混合粉末装入钢性模具中进行压制，压强为300MPa，保压时间为30s，获得压坯。将W压坯置于石墨坩埚中，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当烧结温度为900℃时，保温60min后，随炉自然冷却到室温，获得W骨架。再将打磨洗净过的纯Cu块叠放到W骨架上方，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当熔渗温度为900℃时，保温60min后，再加热至1200℃，保温3小时，随炉自然冷却到室温，即制成CuW(Ti)合金。
实施例2
称取平均粒度为5μm的W粉，W粉质量1.0％、平均粒度为5μm的Ti 粉，W粉质量5％的诱导铜粉，添加粉末总质量5％的无水乙醇作为过程控制剂，在50r/min的V型混料机上进行混料4小时，混料球为WC硬质球，然后将混合粉末装入钢性模具中进行压制，压强为400MPa，保压时间为20s，获得W压坯。将W压坯置于石墨坩埚中，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当烧结温度为800℃时，保温2h后，随炉自然冷却到室温，获得 W骨架，再将打磨洗净的纯Cu块叠放到W骨架上方，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当熔渗温度为800℃时，保温2h后，再加热至1300℃，保温1.5小时，随炉自然冷却到室温，即制成CuW(Ti)合金。
实施例3
称取平均粒度为10μm的W粉，W粉质量1.5％、平均粒度为40μm的 Ti粉，W粉质量12％的诱导铜粉，添加粉末总质量6％的无水乙醇作为过程控制剂，在50r/min的V型混料机上进行混料6小时，混料球为WC硬质球，然后将混合粉末装入钢性模具中进行压制，压强为350MPa，保压时间为35s，获得压坯。将压坯置于石墨坩埚中，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当烧结温度为1000℃时，保温0.5h后，随炉自然冷却到室温，获得W 骨架。再将打磨洗净的纯Cu块叠放到W骨架上方，然后将坩埚放入气氛烧结炉中，通入氢气40min后，检验氢气纯度，确认安全后点燃氢气，打开冷却水后，开始加热，当熔渗温度为1000℃时，保温0.5h后，再加热至1400℃，保温1小时，随炉自然冷却到室温，即制成Cu(Ti)W合金。
图2为本发明制备的CuW合金的SEM照片，从图片中可以看出，Ti 元素的添加，促进了W颗粒烧结颈的形成，使Cu/W相界面之间形成良好的冶金结合。
图3为本发明制备的CuW合金的EDS能谱分析图。添加的Ti元素在 Cu/W相界面上存在，促进了其界面的冶金结合。部分Ti元素以Ti颗粒(约1μm)的形式存在于相界面上，能谱分析结果见表1，从表中可以看出A两点所在的位置存在一定量的C元素和Ti元素，说明添加Ti元素有可能生成了TiC。研究表明TiC的存在可以起到分散电弧的作用。B点位于W-W界面处，界面处存在一定量的Ti元素，说明Ti元素促进了W颗粒烧结颈的形成，起到活化烧结的作用。
表1 Cu(Ti)W合金的EDS能谱分析结果
图4为本发明制备的Cu(Ti)W合金的线扫描图。从图中可以看出添加的 Ti元素均匀分布在Cu、W两相上。