一种微振动敏感型高阻尼复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高阻尼复合材料技术领域，特别涉及到一种微振动敏感型高阻尼复合材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现代工业生产中，高精密测量与超微细加工应用越来越广泛，对微振动的要求也越来越高。例如集成电路中的动态随机存储器(DRAM)需要十分安静平稳的生产环境，其振动值需控制在4.5 μ m以内。过大的振动将会使产品合格率直线下降，其参数也无法精确测量。事实上，不仅是电子系统，在仪器仪表、导航设备等先进设备中，都存在类似的广泛而迫切的减小微振动的需要。因此如何严格控制微振动，提高高精密仪器设备测量和加工精度，改善超微细加工环境就变得异常重要。
[0003]阻尼材料由于材料内部微观缺陷在振动外力作用下运动而消耗能量，具有反应速度快、系统结构简单等优点。通常情况下，面缺陷(如晶界、畴界)产生的阻尼性能最强，位错居中，而点缺陷最弱。因此，常见的高阻尼材料设计大多源于界面阻尼和位错阻尼机制，如锰铜合金(界面阻尼)、镁合金(位错阻尼)。但对于界面和位错阻尼而言，其阻尼值具有应变振幅依赖性。对于锰铜合金，在应变振幅为10-4 μ m时才表现出较优的阻尼性能；而对于镁合金，在应变振幅下为10-3 μ m量级并致使位错开动时才表现出高阻尼性能(10-2量级)。
[0004]锂镧锆氧陶瓷材料是一类具有类石榴石结构的快锂离子导体，其特点是室温时阻尼值能达到0.12，即使应变振幅为10-6 μ m，该陶瓷材料仍能保持其高阻尼值不变，其高阻尼机制源自于高浓度点缺陷(锂离子)经空位的弛豫扩散过程，通过对阳离子位的部分掺杂得到的锂镧锆氧基陶瓷材料，其化学稳定性更好，且高阻尼性能更佳；充分利用硬相陶瓷的增强效应提高复合材料得力学性能和锂镧锆氧基陶瓷材料的室温高阻尼以及不依赖应变振幅的特点，从而达到控制微振动的目的。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:现有高阻尼材料在微振动环境下阻尼性能较差，以及复合材料中陶瓷相分布不均匀。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种微振动敏感型高阻尼复合材料，所述高阻尼复合材料由具有类石榴石结构的锂镧锆氧基陶瓷材料与纯铜或铜合金以不同比例复入口 ο
[0007]所述具有类石榴石结构的锂镧锆氧基陶瓷材料包括:
锂位部分掺杂招，
镧位部分掺杂钙、锶或钡，
锆位部分掺杂钒、铬、铌、钼、钽、钨、硅、镓或钇或锂位、镧位、锆位的双掺杂、三掺杂陶瓷材料。
[0008]优选的，所述铜合金包括:铜铝合金、铜镁合金以及各种青铜、白铜、黄铜。
[0009]优选的，所述具有类石榴石结构的锂镧锆氧基陶瓷材料的微纳米颗粒粒径为1纳米~900微米。
[0010]本发明还提供了两种热界面材料的制造方法，所述第一种方法(粉末冶金法)包括如下步骤:
1)、按比例称量具有类石榴石结构的锂镧锆氧基陶瓷微纳米粉与微纳米颗粒粒径为1nm~900 μ m的纯铜粉或铜合金粉，放入球磨罐中使其充分混合，所述的球磨罐球磨方式为干磨式，或加入纯乙醇或纯丙酮湿磨后再干燥；
2)、将充分混合的混合物在烧结温度为350~1050°C、压制压力为50~650MPa情况下通过常规烧结、气氛压力烧结、热压烧结、热等静压烧结、微波烧结或放电等离子烧结任意一种进行烧结，制备得到高阻尼复合材料。
[0011 ] 所述第二种方法(液态熔融法)包括如下步骤:
1)、选择纯铜或铜合金，通过加热使纯铜或铜合金成液态，获得液态纯铜或铜合金；
2)、将步骤1获得的液态纯铜或铜合金用超声功率为lkW~10kW超声波振动棒进行超声处理，在超声空化区域慢慢加入具有类石榴石结构的锂镧锆氧基陶瓷微纳米粉，获得混合物；
3)、在液态状态下搅拌步骤2)获得的混合物，搅拌速率为100~900rpm，搅拌时间为
0.l~lh ；
4)、在液态状态下超声，对步骤)3搅拌后的混合物用超声功率为lkW~10kW超声波振动棒进行超声处理，超声时间0.05h~0.5h，以使混合物充分混合并排出气泡；冷却制备得到高阻尼复合材料。
[0012]本发明的有益效果:
(1)锂镧锆氧基陶瓷材料具有良好的热稳定性，与铜或铜合金复合后，锂镧锆氧基陶瓷材料自身不发生分解，也不与铜或铜合金发生反应，使得复合材料具有较宽的使用温度。
[0013](2)锂镧锆氧基陶瓷材料由于高浓度的点缺陷而具有良好的室温高阻尼性，与铜或铜合金复合后，依然能保持较高的阻尼性能，从而保证该复合材料在室温环境下有效减少微振动。
[0014](3)锂镧锆氧基陶瓷材料与铜或铜合金复合后，有一定的韧性和较强的强度，力学性能较为理想。由于其优良的室温高阻尼性能、不依赖应变振幅的特点和较好的力学性會泛。
[0015]本发明提供的复合材料应用于仪器仪表、导航设备及电子系统的振动及噪声控制，在汽车、航空、航天以及电子等领域均可望发挥重要作用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的高阻尼复合材料的结构示意图；
图2本发明制得的高阻尼复合材料在不同应变振幅下的阻尼-温度曲线图。
[0017]其中，1为锂镧错氧基陶瓷材料，2为纯铜或铜合金。
【具体实施方式】
[0018]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0019]其中，实施例1-5为粉末冶金法制备高阻尼复合材料，实施例6-10为液态熔融法制备高阻尼复合材料。
[0020]实施例1
称取10克锂镧锆氧中锂位部分掺杂铝、锆位部分掺杂铌同位双掺杂的锂镧锆氧粉体和微纳米颗粒粒径为500 μ??的90g黄铜粉，放入球磨罐中干磨使其充分混合，所述的球磨罐转速为200rpm，球磨时间4h，球料比4:1 ;将充分混合的混合物在烧结温度为750°C、压制压力为lOOMPa情况下通过热压真空烧结，制备高阻尼复合材料。
[0021]实施例2
同实施例1，区别