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。
背景技術：
彌散強化是通過在金屬基體中引入穩定、均勻、細小的氧化物質點，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點，其強度較高，軟化溫度高；同時細小彌散分布的氧化物質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，不適于大規模生產彌散強化銅。

發明內容
本發明為了解決現有制備彌散強化銅的方法中工藝復雜、成本較高，產品性能不穩定的技術問題，提供一種工藝簡單、成本低廉、性能優異和適于大規模生產的氧化鋁彌散強化銅的制備方法。為解決所述問題，本發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，加入氧化鋁的質量為銅和氧化鋁質量總和的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。本發明在傳統的熔煉的基礎上，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，可在介質中形成“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。 與現有技術相比，本發明的特點是原料易得、操作簡單、適于大規模生產。同時制得的彌散強化銅彌散相分布均勻粒度細，性能優異。本發明比粉末冶金法更加適宜于大規模生產，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量為熔煉銅材和氧化鋁質量總和的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量為熔煉銅材和氧化鋁質量總和的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量為熔煉銅材和氧化鋁質量總和的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。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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，加入氧化鋁的質量為銅和氧化鋁質量總和的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，加入氧化鋁的質量為銅和氧化鋁質量總和的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。與現有技術相比，本發明的特點是原料易得、操作簡單、適于大規模生產。同時制得的彌散強化銅彌散相分布均勻粒度細，性能優異。
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 優先權日2012年1月12日
發明者曹慧欽, 王剛 申請人:廣東新勁剛超硬材料有限公司