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专利号: 2022108825929
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料,其特征在于,由M源、W源以及铜粉复合而成W/MxOy颗粒复相强化铜基复合材料,其中,W源为WO3或WO2,M源为Cu‑M金属间化合物,金属元素M选自Y、Al、Zr、Cr、Ti、Hf或者Mg;

所述钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料的制备方法步骤如下:

步骤1、制备前驱体金属间化合物Cu‑M粉末

针对所要制备的弥散强化铜基复合材料,根据Cu‑M二元相图,将特定元素比例的Cu元素和弥散相中金属元素M置于真空电弧熔炼设备,制备金属间化合物Cu‑M,熔炼过程重复三次,以保证形成反应充分,得到Cu‑M块体,并在球磨机中进行细化处理,获得前驱体金属间化合物Cu‑M粉末;

步骤2、机械合金化制备W/MxOy颗粒复相强化铜粉末

向硬质合金球磨罐中加入Cu粉、前驱体金属间化合物Cu‑M粉末和W源粉末;加入硬质合金磨球,在氩气氛围手套箱中进行罐体的密封操作,后将罐体放入高能球磨机中进行球磨,得到W/MxOy颗粒复相强化铜粉末;

步骤3、W/MxOy颗粒复相强化铜基复合材料的烧结致密化

将步骤2制备的W/MxOy颗粒复相强化铜粉末进行放电等离子体烧结致密化,最终得到钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料。

2.如权利要求1所述的钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料,其特征在于,所述复合材料中W颗粒平均尺寸为5‑50nm,MxOy颗粒平均尺寸为5‑50nm。

3.如权利要求1所述的钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料,其特征在于,所述W/MxOy颗粒复相强化铜基复合材料中W、MxOy所占的质量分数为1‑3%。

4.如权利要求1所述的钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料,其特征在于,MxOy中x:y的值为1:1、2:3或者1:2。

5.如权利要求1所述的钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料,其特征在于,所述Cu‑M金属间化合物为Cu6Y、Cu4Y、Cu2Y、CuY、Cu9Al4、CuAl2或者Cu2Zr。

6.一种制备如权利要求1‑5任一项所述钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料的方法,其特征在于,步骤如下:步骤1、制备前驱体金属间化合物Cu‑M粉末

针对所要制备的弥散强化铜基复合材料,根据Cu‑M二元相图,将特定元素比例的Cu元素和弥散相中金属元素M置于真空电弧熔炼设备,制备金属间化合物Cu‑M,熔炼过程重复三次,以保证形成反应充分,得到Cu‑M块体,并在球磨机中进行细化处理,获得前驱体金属间化合物Cu‑M粉末;

步骤2、机械合金化制备W/MxOy颗粒复相强化铜粉末

向硬质合金球磨罐中加入Cu粉、前驱体金属间化合物Cu‑M粉末和W源粉末;加入硬质合金磨球,在氩气氛围手套箱中进行罐体的密封操作,后将罐体放入高能球磨机中进行球磨,得到W/MxOy颗粒复相强化铜粉末;

步骤3、W/MxOy颗粒复相强化铜基复合材料的烧结致密化

将步骤2制备的W/MxOy颗粒复相强化铜粉末进行放电等离子体烧结致密化,最终得到钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤2中球磨参数为:球粉比为6‑8:2‑4,转速为300‑800rpm,球磨时间为16‑48h。

8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤3中具体步骤为:

将W/MxOy颗粒复相强化铜粉末装入烧结模具中,用碳纸隔绝模具壁与粉体,置于放电等离子体烧结炉中,对烧结炉抽真空处理;设置初始压强10 MPa,开始烧结,从室温升温至600 ℃并保温5 min;再升温至900 ℃并保温5 min,在升温的过程中手动加压至烧结压强50 MPa,升温速率为100 ℃/min;保温结束后随炉冷却,取出产物,用砂轮机打磨表面的碳纸,最终得到钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料。

9.如权利要求1所述钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料在核聚变堆偏滤器中的应用。