專利名稱：一種采用超聲分散制備彌散強化銅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金技術領域，尤其涉及采用熔煉一超聲分散一饒注的工藝制備出性能優(yōu)異的彌散強化銅的方法。適用于各類要求高強高導的銅合金的生產(chǎn)。
背景技術：
彌散強化是通過在金屬基體中引入穩(wěn)定、均勻、細小的氧化物質(zhì)點，釘扎位錯、晶界、亞晶界，阻礙位錯的移動，從而強化材料的方法。彌散強化銅由于在銅基體中彌散分布著細小均勻的氧化物質(zhì)點，其強度較高，軟化溫度高；同時細小彌散分布的氧化物質(zhì)點又不會對銅合金本身的導電導熱性造成不良影響，使得彌散強化銅在提高強度的同時還能保持自身優(yōu)異的導電導熱性。因此，彌散強化銅是綜合導電性、導熱性、室溫和高溫強度、硬度和耐磨性、抗熔焊性能最高的銅合金。傳統(tǒng)的制備彌散強化銅的方法均為粉末冶金法，先制備彌散強化銅粉，然后進行致密化處理，得到彌散強化銅塊體材料。其最關鍵的技術就是制備彌散強化銅粉，目前有機械合金化法和內(nèi)氧化法這兩種比較成熟的技術制備彌散強化銅粉。機械合金化法是將銅粉和納米氧化鋁粉末一起進行高能球磨，得到彌散強化銅粉。該方法制備的彌散強化銅性能有一定的提高，但是成本較高，機械合金化過程不易控制，彌散程度不夠均勻，達不到性能要求。內(nèi)氧化法是將銅鋁合金粉末在隊和A的混合氣氛中進行選擇性氧化，Al被氧化成為Al2O3，之后在氫氣中還原，去除多余的0，得到Al2O3彌散強化銅粉末。該方法制備的彌散強化銅彌散相分布較為均勻，但是工藝較復雜，不適于大規(guī)模生產(chǎn)彌散強化銅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有制備彌散強化銅的方法中工藝復雜、成本較高，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的技術問題，提供一種工藝簡單、成本低廉、性能優(yōu)異和適于大規(guī)模生產(chǎn)的氧化鋁彌散強化銅的制備方法。為解決所述問題，本發(fā)明提出的一種采用超聲分散制備彌散強化銅的方法，其步驟包括
步驟一，將銅或者銅合金置于坩堝中熔煉，熔煉溫度為1100 1150°C ； 步驟二，將粒徑為10 30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒加入到所述坩堝的熔體中，加入氧化鋁的質(zhì)量為銅和氧化鋁質(zhì)量總和的0. 5 1 ；
步驟三，然后將超聲波探頭浸入所述坩堝的熔液中，進行超聲波處理，超聲波的頻率為 15 20kHz，處理時間為5 8分鐘；
步驟四，最后將所述坩堝的熔液澆注，即得到納米氧化鋁彌散強化銅。其中，所述超聲波探頭可以為Ti合金探頭，也可以為Nb合金探頭。本發(fā)明在傳統(tǒng)的熔煉的基礎上，添加超聲設備，利用超聲分散原理，將加入到銅熔體中的納米級Al2O3顆粒均勻分散到熔體中，熔體冷卻凝固之后即可得到納米級Al2O3彌散強化銅。利用超聲分散，將納米顆粒均勻分散到熔體中的基本原理是由于納米顆粒松裝， 中間存在氣體，可以作為空化核，超聲傳播過程中，在傳播介質(zhì)中形成負壓和正壓，空化核在負壓時長大，當正壓時爆破，由此在納秒范圍內(nèi)，可在介質(zhì)中形成“熱點”，“熱點”的溫度可高達5000K，壓力可以高達lOOOatm，降溫速率可達101(lK/s?？栈捎行У那鍧嵓{米顆粒表面，增強與基體熔液的潤濕性，撕裂納米顆粒團聚，同時，超聲聲流效應，在介質(zhì)中形成聲壓梯度，使顆粒分散，達到納米粒子均勻分布的效果。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點是原料易得、操作簡單、適于大規(guī)模生產(chǎn)。同時制得的彌散強化銅彌散相分布均勻粒度細，性能優(yōu)異。本發(fā)明比粉末冶金法更加適宜于大規(guī)模生產(chǎn)，并且工藝簡單，其成本更加低廉。
具體實施例方式
實施例1 制作0. 5% Al2O3彌散強化銅
將一定質(zhì)量的銅或者銅合金在坩堝中熔煉，熔煉溫度為1100°C ；之后加入適量的粒徑為10 30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒到熔體中，并確保加入氧化鋁的質(zhì)量為熔煉銅材和氧化鋁質(zhì)量總和的0. 5% ；然后將超聲波Ti合金探頭浸入上述的銅材熔液中，進行超聲波處理， 超聲波的頻率為15kHz，超聲時間為5分鐘，之后將所述熔液澆注，即可得到納米Al2O3彌散強化銅。實施例2 制作1. 25%A1203彌散強化銅
將一定質(zhì)量的銅或者銅合金在坩堝中熔煉，熔煉溫度為1125°C ；之后加入適量的粒徑為10 30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒到熔液中，并確保加入氧化鋁的質(zhì)量為熔煉銅材和氧化鋁質(zhì)量總和的1. 25% ；然后將超聲波Ti合金探頭浸入上述的銅材熔液中，進行超聲波處理， 超聲波的頻率為17. 5kHz，超聲時間為6. 5分鐘，之后將所述熔液澆注，即可得到納米Al2O3 彌散強化銅。實施例3 制作2%A1203彌散強化銅
將一定質(zhì)量的銅或者銅合金在坩堝中熔煉，熔煉溫度為1150°C ；之后加入適量的粒徑為10 30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒到熔體中，并確保加入氧化鋁的質(zhì)量為熔煉銅材和氧化鋁質(zhì)量總和的2、；然后將超聲波Nb合金探頭浸入上述的銅材熔液中，進行超聲波處理，超聲波的頻率為20kHz，超聲時間為8分鐘，之后將所述熔液澆注，即可得到納米Al2O3彌散強化銅。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種采用超聲分散制備彌散強化銅的方法，其步驟包括步驟一，將銅或者銅合金置于坩堝中熔煉，熔煉溫度為1100 1150°C ； 步驟二，將粒徑為10 30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒加入到所述坩堝的熔體中，加入氧化鋁的質(zhì)量為銅和氧化鋁質(zhì)量總和的0. 5 1 ；步驟三，然后將超聲波探頭浸入所述坩堝的熔液中，進行超聲波處理，超聲波的頻率為 15 20kHz，處理時間為5 8分鐘；步驟四，最后將所述坩堝的熔液澆注，即得到納米氧化鋁彌散強化銅。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波探頭為Ti合金探頭或者Nb合金探頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用超聲分散制備彌散強化銅的方法，其步驟為將銅或者銅合金置于坩堝中熔煉，熔煉溫度為1100～1150℃；再將粒徑為10～30nm的氧化鋁(Al2O3)顆粒加入到所述坩堝的熔液中，加入氧化鋁的質(zhì)量為銅和氧化鋁質(zhì)量總和的0.5～2%；然后將超聲波探頭浸入所述坩堝的熔液中，進行超聲波處理，超聲波的頻率為15～20kHz，處理時間為5～8分鐘；最后將所述坩堝的熔液澆注，即得到納米氧化鋁彌散強化銅。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點是原料易得、操作簡單、適于大規(guī)模生產(chǎn)。同時制得的彌散強化銅彌散相分布均勻粒度細，性能優(yōu)異。
文檔編號C22C9/01GK102560163SQ20121000882
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者曹慧欽, 王剛 申請人:廣東新勁剛超硬材料有限公司