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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110791676A(43)申请公布日2020.02.14(21)申请号201911020036.5(22)申请日2019.10.25(71)申请人西安工业大学地址710021陕西省西安市未央区学府中路2号西安工业大学(72)发明人杨珂王昭范新会李炳王鑫李艳红孔一龙刘杰赵进北(74)专利代理机构西安研创天下知识产权代理事务所(普通合伙)61239代理人白志杰(51)Int.Cl.C22C9/00(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图9页(54)发明名称一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种导轨用自润滑铜基复合材料及其制备方法,先在真空电磁感应熔炼炉中进行基体铜合金的制备,然后通过往基体合金中添加镀镍石墨、SiC、W、石墨烯等微纳米粒子来提高铜基复合材料抗拉强度、导电性、耐磨性和抗烧蚀性。本发明所使用的基体合金原料为高纯度的Cu、Cr、Zr、Ag、Nb,增强相粒子为密度2.25g/cm3的镀镍石墨、密度3.2g/cm3的SiC、密度为8.75g/cm3的W、厚度100nm的层片状石墨烯薄材;通过本发明中的方法制备的新型高强、高导、抗烧蚀、高耐磨镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子增强自润滑铜基复合材料攻克了现有铜合金超高导电性与高强度、高耐磨、高抗烧蚀性相互之间不能同时兼容的问题。CN110791676ACN110791676A权利要求书1/2页1.一种导轨用自润滑铜基复合材料,包括基体合金和微纳米增强相粒子,其特征在于:所述基体合金包括Cu、Cr、Zr、Ag和Nb,所述增强相粒子包括镀镍石墨、SiC、W和石墨烯;按质量百分比,镀镍石墨含量为0.25~1wt%、SiC含量为0.5~1wt%、W含量为2~4wt%、石墨烯含量为0.05~0.1wt%、Cr含量为0.35~0.7wt%、Zr含量为0.08~0.12wt%、Ag含量为0.1~1wt%、Nb含量为0.12~0.14wt%,其余为Cu。2.根据权利要求1所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料,其特征在于:所述Cu的纯度为99.99%。3.根据权利要求1所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料,其特征在于:所述石墨烯为厚度100nm的层片状石墨烯薄材。4.如权利要求1-3任一项所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:按质量百分比准确称取Cu、Cr、Zr、Ag、Nb、镀镍石墨、SiC、W和石墨烯,备用;S2:将称取的Cr、Zr、Ag、Nb、Cu合金元素置于高频真空感应炉中加热,加热温度2500-3000℃,保温20min,保证合金元素全部熔化,得到基体合金;S3:将基体合金冷却后置于中频真空电磁感应炉中,加热至1300-1500℃进行保温,待基体合金完全熔化,通过进料搅拌一体式搅拌器加入镀镍石墨、SiC、W、石墨烯微纳米粒子,并进行搅拌,搅拌时间10-20min;浇入石墨铸型中,得到铜基复合材料;S4:将步骤S3中的铜基复合材料在热处理炉中进行固溶时效处理,固溶温度940-980℃,保温2h,水淬;时效温度480-520℃,保温2h,随炉冷却;S5:对步骤4经过固溶时效处理后的试样进行冷轧挤压,变形率90%,最终得到导轨用自润滑铜基复合材料。5.根据权利要求4所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法,其特征在于:所述进料搅拌一体式搅拌器与中频真空电磁感应炉(1)转动连接,所述进料搅拌一体式搅拌器包括搅拌电机(21)和搅拌杆(22),所述搅拌电机(21)的传动轴上连接有蜗杆(23),所述搅拌杆(22)上端设置有齿轮(24),所述蜗杆(23)与所述齿轮(24)啮合;所述搅拌杆(22)包括外轴(221)和内杆(222),所述内杆(222)的上端和下端都比所述外轴(221)长,所述内杆(222)为上下开口的空心杆,所述外轴(221)与所述内杆(222)转动连接;所述内杆(222)上端开口处铰接有内杆盖子(223),所述内杆(222)与所述外轴(221)的顶端面连接处设有密封组件;所述内杆(222)的底部设有防反流组件。6.根据权利要求5所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法,其特征在于:所述外轴(221)的内侧壁上设有第一凹槽(225),所述第一凹槽(225)内设有若干滚珠(226),所述内杆(222)的外侧壁上对应设有第二凹槽(224),所述滚珠(226)凸出第一凹槽(225)的部分位于所述第二凹槽(224)中。7.根据权利要求5所述的一种导轨用自润滑铜基复合材料的制备方法,其特征在于:所述密封组件包括密封盖(227)和密封槽(2