一种高硬脆铜钛合金及其制备方法.pdf

(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CN109971995A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910262311.8(22)申请日2019.04.02(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人王聪范永刚(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人宁佳(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/04(2006.01)B22F3/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高硬脆铜钛合金及其制备方法(57)摘要本发明的一种高硬脆铜钛合金及其制备方法，合金包括组分及其质量百分比为：Cu粉：40～50％，Ti粉：50～60％。制法为：按配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀得混合料后，进行压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯后，在惰性气体气氛下烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结10～60min后，冷却出炉，制得高硬脆铜钛合金。该方法制备的铜钛合金具有极高的硬度，同时还具有良好的脆性及热导率；采用原料易得，混料时间短。通过对烧结温度、升温速率和保温时间的精确控制，制得合金不仅成分符合要求且具有良好性能。CN109971995ACN109971995A权利要求书1/1页1.一种高硬脆铜钛合金，其特征在于，包括组分及其质量百分比为：Cu粉：40～50％，Ti粉：50～60％。2.根据权利要求1所述的高硬脆铜钛合金，其特征在于，所述的高硬脆铜钛合金显微硬度为670～800HV，断裂韧性为14～23MPa·m1/2。3.权利要求1所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)混料：按配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀，制得混合料；(2)成型：将混合料进行压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯；(3)烧结：(3-1)将合金生坯，在惰性气体气氛下烧结，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，烧结时间10～60min；(3-2)烧结后冷却至≤40℃出炉，制得高硬脆铜钛合金。4.根据权利要求3所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，Cu粉和Ti粉的粒径范围均为45～60μm。5.根据权利要求3所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)1中，混合时间为0.5～2h。6.根据权利要求3所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，压制成型在室温下进行，所述的压制成型采用液压机进行。7.根据权利要求3所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤3(4-1)中，惰性气体为氩气，所述的惰性气体气氛目的在于使烧结过程在无氧气氛下进行。8.根据权利要求3所述的一种高硬脆铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤3(3-1)中，烧结过程中，Ti和Cu反生反应，生成目标合金相，具体反应式如下：Cu+2Ti＝CuTi2。2CN109971995A说明书1/4页一种高硬脆铜钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高硬脆铜钛合金及其制备方法。背景技术[0002]目前对于铜钛合金的研究大多集中在富含铜的区域，该区域为只有部分钛溶解在铜中，并且随着温度的变化钛的溶解度变化较大，很容易来进行时效强化。研究发现，不同配比的铜钛合金具有不同的性能，因此用途也就不一样，时效硬化的铜钛合金(1～6wt.％Ti)的力学和物理性能可与铜铍合金相媲美。而铜铍合金虽然具有优异的物理性能和力学性能，但是铍具有一定的毒性，在使用过程中会危害到人体健康，因此研究铜钛合金成为有毒铜铍合金的替代品变得十分有意义。[0003]同时对铜和钛扩散形成的反应层的显微硬度测试表明，金属间化合物的硬度远高于纯铜或纯钛金属基体的硬度，因此金属间化合物可以作为某些材料的增强相。由于人们对单一的Cu2Ti合金的研究比较少，所以本实验采用Cu、Ti原子配比为2:1的原料配比，制备单一性质的Cu2Ti合金。传统的镍基等合金只是比较硬，没有一定的脆性。典型陶瓷材料的断裂韧性比较低大约5MPa·m1/2，而TiAl相的断裂韧性为275MPa·m1/2，虽然比较高但是硬度比较低。所以为了开发一种类似于硬质合金的铜钛合金性能介于陶瓷材料和TiAl材料之间已经成为当务之急。而且相关资料表明，铜和钛两者都是优良的耐海洋腐蚀材料，把钛锭放置于海底几十年再取出来依然光亮，因此我们有理由相信，铜钛金属间化合物也有着优良的耐海洋腐蚀的性能，可能能够作为海洋工作条件下的耐腐蚀涂层或者结构材料。发