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专利号: 2017104770199
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于:包括下述步骤:步骤一

将长碳纤维切成短碳纤维后,放入真空高温炉,在1000~1200℃,保温0.5~2h;随炉冷却至室温,得到备用短碳纤维;所述短碳纤维的长度小于等于1mm;所述短碳纤维的直径为6~10μm;

步骤二

将用湿法球磨制得的Cu/Ti粉末在真空条件下烘干,得到备用Cu/Ti粉末;所述备用Cu/Ti粉末中,Cu与Ti的质量比为90~80:10~20;按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合;得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体;所述复合粉体中,Cu、Ti、短碳纤维三种 原料的质量比为Cu:Ti:短碳纤维=43.2~49.5:10.8~9:1.5~

6;

步骤三

将步骤二所得复合粉体装入模具,采用放电等离子烧结,得到短碳纤维/铜复合材料;

烧结参数为温度790℃~880℃,保温时间10~30min,烧结压力为5~25MPa。

2.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于:步骤一中,真空高温炉烧结参数为,温度1200℃,真空环境保温2h,炉内气压小于等于100Pa。

3.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于:步骤二中,铜粉的粒度小于等于50微米,松装密度为2.8~3g/cm3,钛粉的粒度小于等于

74微米,松装密度为1.2~1.6g/cm3;所述球磨时间为4~8h,球:料:酒精的质量比为4~6:

0.5~1:0.3~0.5,湿法球磨的转速为180~300转/min;

步骤二中,按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合;得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体;混合时,控制V型混料速度为10~90r/min,时间为1~10h。

4.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于:步骤三中,放电等离子烧结工艺为:先用罗茨泵抽真空,真空度为0.05mbar,然后以30MPa压力对装有复合粉体的模具进行预压20min,再以50~100℃/min的速度升温至790~850℃、压力为5~25MPa,保温时间为10~30min;烧结结束后,冷却至室温。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于:所制备的短碳纤维/铜复合材料的致密度大于等于84.14%,电阻率小于等于0.66μΩ·m,抗弯强度大于或等于241.84MPa。

6.根据权利要求1所述的一种短碳纤维/铜复合材料的制备方法,其特征在于;包括下述步骤:步骤一

将长碳纤维切成短碳纤维后,放入真空高温炉,在1200℃,保温2h,随炉冷却至室温,得到备用短碳纤维;

步骤二

以粒度小于等于50微米铜粉、粒度小于等于74微米的钛粉为原料;按球:料:酒精的质量比为2:1:0.3;将磨球、原料以及酒精加入球磨机中进行球磨;所述球磨的转速为300转/min、球磨时间为8h;得到Cu/Ti粉末;将所得Cu/Ti粉末在真空条件下烘干,得到备用Cu/Ti 粉末;在真空条件下烘干时,控制设备内的气压小于等于0.09MPa、控制温度为50℃;所述铜粉与钛粉的质量比为5:1;

按设计的组分将备用Cu/Ti粉末与备用短碳纤维在V型搅拌器进行混合;得到短碳纤维和金属粉末混合均匀的复合粉体;所述复合粉体中Ti的质量百分含量为9%、短碳纤维的质量百分含量为3%;

步骤三

将步骤二所得复合粉体装入模具,采用放电等离子烧结,得到短碳纤维/铜复合材料;

烧结参数为温度为850℃,保温时间10~30min,烧结压力为5~25MPa;所述短碳纤维/铜复合材料的致密度大于等于99.32%、电阻率为0.30.3~0.66μΩ·m、抗弯强度为550~

806MPa。