本發明專利技術公開了一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，該方法包括：一、電解銅粉與乙醇形變片化處理；二、高溫氧化處理；三、低速干磨破碎處理；四、大球料比球磨活化和細化；五、小球料比球磨活化；六、熱處理；七、還原處理；八、室溫預壓破碎排氣后進行放電等離子燒結。本發明專利技術通過大球料比球磨活化和細化、小球料比球磨活化的兩級球磨混合，構建多尺度分布的粉末，經燒結后形成非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅，利用銅的納米晶和超細晶及氧化鋁納米顆粒分布富集區強化材料，利用銅的大晶粒和氧化鋁納米顆粒分布匱乏區降低了電子散射效應，使得氧化鋁彌散強化銅具有高強度性能的同時保留了優越的導電性能，且工藝簡單，易于控制。易于控制。易于控制。
【技術實現步驟摘要】
一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法
[0001]本專利技術屬于粉末冶金
，具體涉及一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法。
技術介紹
[0002]氧化鋁彌散強化銅具有優異的導電性、高的強度和優越的耐高溫性能，在電子信息技術、新能源汽車、高速軌道交通和航天航空等高新
具有極大的發展潛力和應用前景。
[0003]目前制備氧化鋁彌散強化銅最常用的方法是內氧化法，內氧化法最重要的工藝之一是銅鋁合金粉末和氧化劑在高溫下生成彌散分布的氧化鋁粒子，而均勻分布的氧化鋁粒子對電子具有非常強的散射效應，導致電導率急劇下滑；同時氧化鋁的質量分數取決于鋁在銅內部的固溶度，因而難以獲得高質量分數的氧化鋁粒子。而且內氧化法工藝復雜，每步工藝需要精確控制，生產周期長，產品性能不穩定，導致產品價格昂貴。球磨法能夠任意混合不同質量分數和不同顆粒尺寸的粉末，具有很高的靈活性和設計性，能夠調控晶粒大小和增強體分布，實現降低電子散射效應的目的，同時可以避開固溶度限制的問題。同時，氧化鋁彌散強化銅隨著氧化鋁含量的增加，會導致復合材料的導電性能急劇下滑，研究者應對的極大挑戰是如何讓高質量分數氧化鋁彌散強化銅擁有高強度的同時盡可能避免導電性能降低。
[0004]因此，本領域技術人員亟需解決的問題在于：提出一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，用以解決現有技術中高質量分數氧化鋁彌散強化銅無法同時獲得高強度高導電性的技術問題。
技術實現思路
[0005]本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法。該方法通過大球料比球磨活化和細化、小球料比球磨活化的兩級球磨混合，構建多尺度分布的粉末，經燒結后形成非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅，在強化材料的同時降低了電子散射效應，使得氧化鋁彌散強化銅具有高強度性能的同時保留了優越的導電性能，解決現有技術中高質量分數氧化鋁彌散強化銅無法同時獲得高強度高導電性的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0007]步驟一、對電解銅粉與過程控制劑乙醇進行形變片化處理，然后經真空干燥，得到片狀銅粉A；
[0008]步驟二、將步驟一中得到的片狀銅粉A在有氧氣氛環境下進行高溫氧化處理，在片狀銅粉A表面生成氧化膜；
[0009]步驟三、將步驟二中經高溫氧化后的片狀銅粉A進行低速干磨破碎處理，得到粉末
B；所述低速干磨破碎處理的球磨轉速為200rpm，球磨時間為30min；
[0010]步驟四、取部分步驟三中得到的粉末B與鋁粉、乙醇進行大球料比球磨活化和細化，然后經真空干燥得到混合粉末C；所述大球料比球磨活化和細化的球料比為20:1，球磨轉速為500rpm，球磨時間為24h～36h；
[0011]步驟五、將步驟四中得到的混合粉末C與剩余步驟三中得到的粉末B、乙醇進行小球料比球磨活化，然后經真空干燥得到粉末D；所述小球料比球磨活化的球料比為6:1，球磨轉速為500rpm，球磨時間為24h～36h；
[0012]步驟六、將步驟五中得到的粉末D進行熱處理，得到粉末E；所述熱處理的溫度為700℃，保溫時間為1h；
[0013]步驟七、將步驟六中得到的粉末E在還原氣氛中進行還原處理，得到粉末F；所述還原處理的溫度為400℃，還原時間為3h；
[0014]步驟八、將步驟七中得到的粉末F先進行室溫預壓破碎排氣，然后進行放電等離子燒結，得到氧化鋁彌散強化銅；所述放電等離子燒結的參數為：750℃～950℃，保溫時間10min～30min，燒結壓力40MPa。
[0015]本專利技術對電解銅粉進行形變片化處理如球磨得到片狀銅粉A并進行高溫氧化，使其表面生成氧化膜，經低速干磨破碎處理進一步粉碎細化得到粉末B，然后進行兩級球磨混合，即先將部分粉末B與鋁粉、乙醇進行第一級的大球料比球磨活化和細化，通過外加法引入高質量分數鋁粉，并且各粉末尺寸均得到大幅度細化，獲得含有高質量分數納米尺度鋁粉的混合粉末C，再將剩余粉末B與混合粉末C、乙醇進行第二級的小球料比球磨活化，由于混合粉末C經大球料比球磨活化和細化制得，其含有的第一級球磨粉末B的尺度與第二級球磨剩余粉末B的尺度不同，同時納米鋁粉分布不均勻，納米鋁粉主要集中在第一級球磨粉末B處，由于銅粉并未完全氧化，剩余的銅粉具備一定的塑性，第二級球磨沒有使其細化均勻，從而獲得具有多尺度分布的粉末D，經熱處理使得氧化膜中的氧化銅與納米鋁粉反應形成納米氧化鋁，得到含有納米氧化鋁的粉末E，經還原處理進一步還原氧化銅，得到成分為銅和納米氧化鋁的粉末F，將粉末F經室溫預壓破碎排氣后進行燒結，由于納米氧化鋁納米顆粒分布的不均勻性，阻礙了銅基體晶粒長大，保留了銅顆粒的多尺度分布，形成非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅，即在銅基體中形成氧化鋁納米顆粒分布富集區和匱乏區，導致銅基體的晶粒尺寸呈現多尺度分布，利用氧化鋁納米顆粒分布富集區和銅的納米晶及超細晶發揮強化作用，提高了氧化鋁彌散強化銅的強度，同時，利用銅的大晶粒和氧化鋁納米顆粒分布匱乏區增加了電子傳輸通道，降低了電子散射效應，避免了電導率的急劇下滑，使得氧化鋁彌散強化銅具有高強度性能的同時保留了優越的導電性能。
[0016]上述的一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，步驟二中所述有氧氣氛環境為空氣、氧氣或者氧氣與惰性氣體的混合氣。
[0017]上述的一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，步驟六中所述熱處理采用的氣氛條件為真空或惰性氣體。
[0018]上述的一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，步驟七中所述還原氣氛為氫氣或者氫氣與惰性氣體的混合氣。
[0019]上述的一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，步驟八中所述粉末F中鋁的質量含量為0.18％～0.6％。
[0020]本專利技術與現有技術相比具有以下優點：
[0021]1、本專利技術通過大球料比球磨活化和細化、小球料比球磨活化的兩級球磨混合，構建多尺度分布的粉末，經燒結后形成非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅，利用銅的納米晶和超細晶及氧化鋁納米顆粒分布富集區強化材料的同時，利用銅的大晶粒和氧化鋁納米顆粒分布匱乏區降低了電子散射效應，使得氧化鋁彌散強化銅具有高強度性能的同時保留了優越的導電性能。
[0022]2、本專利技術通過外加法引入鋁粉并經熱處理生成氧化鋁納米顆粒，無需考慮鋁在銅內部的固溶度，大大提高了鋁粉的加入量，進一步增強了氧化鋁納米顆粒的彌散強化作用，從而提高了氧化鋁彌散強化銅的強度。
[0023]3、本專利技術預先對電解銅粉進行形變片化處理得到片狀銅粉A，增加了銅粉的寬度和長度，擴大了粉末間的空隙，保證了高溫氧化過程中有氧氣氛在粉末間順利流通，提高了粉末氧化的均勻程度。
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【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種高強高導非均勻晶粒結構氧化鋁彌散強化銅的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、對電解銅粉與過程控制劑乙醇進行形變片化處理，然后經真空干燥，得到片狀銅粉A；步驟二、將步驟一中得到的片狀銅粉A在有氧氣氛環境下進行高溫氧化處理，在片狀銅粉A表面生成氧化膜；步驟三、將步驟二中經高溫氧化后的片狀銅粉A進行低速干磨破碎處理，得到粉末B；所述低速干磨破碎處理的球磨轉速為200rpm，球磨時間為30min；步驟四、取部分步驟三中得到的粉末B與鋁粉、乙醇進行大球料比球磨活化和細化，然后經真空干燥得到混合粉末C；所述大球料比球磨活化和細化的球料比為20:1，球磨轉速為500rpm，球磨時間為24h～36h；步驟五、將步驟四中得到的混合粉末C與剩余步驟三中得到的粉末B、乙醇進行小球料比球磨活化，然后經真空干燥得到粉末D；所述小球料比球磨活化的球料比為6:1，球磨轉速為500rpm，球磨時間為24h～36h；步驟六、將步驟五中得到的粉末D進行熱處理，得到粉末E；所述熱處理的溫度為700℃，保溫時間為1h...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李亮，常國，李響，張偉，董龍龍，
申請(專利權)人：西北有色金屬研究院，
類型：發明
國別省市：
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