一种砂轮基体用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CN109971987A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910262283.X(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.C22C9/00(2006.01)B22F3/10(2006.01)C22C1/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种砂轮基体用铜钛合金及其制备方法(57)摘要本发明的一种砂轮基体用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：70～80％，Ti粉：20～30％。制法为：按配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀，制得混合料后，压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯，将合金生坯，以5～10℃/min的升温速率，从室温升温至烧结温度1085～1150℃，进行烧结，烧结时间10～60min，烧结过程在惰性气体气氛下进行，烧结后冷却出炉，制得砂轮基体用铜钛合金。该方法制备的铜钛合金具有极高的强度，同时具有出色的韧性和良好的脆性与热导率，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，使制备出来的合金不仅成分符合要求且性能良好。CN109971987ACN109971987A权利要求书1/1页1.一种砂轮基体用铜钛合金，其特征在于，包括组分及其质量百分比为：Cu粉：70～80％，Ti粉：20～30％；Cu粉和Ti粉质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的砂轮基体用铜钛合金，其特征在于，所述的砂轮基体用铜钛合金的显微硬度为550～650HV，冲击韧性为40～55J/cm2。3.权利要求1所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)混料：按砂轮基体用铜钛合金的成分配比，将Cu粉和Ti粉混合均匀，制得混合料；(2)成型：将混合料均匀投入模具内，压制成型，压力为35～100MPa，保压10～30min，制得合金生坯；(3)脱模：将压制后的合金生坯脱模；(4)烧结：(1)将合金生坯，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，所述的烧结过程在惰性气体气氛下进行；(2)烧结后冷却至≤40℃出炉，制得砂轮基体用铜钛合金。4.根据权利要求3所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，Cu粉和Ti粉的粒径范围均为45～60μm。5.根据权利要求3所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，混合时间为0.5～2h。6.根据权利要求3所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(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所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4(4-1)中，惰性气体为氩气，采用惰性气体目的在于隔绝空气，使烧结过程在无氧环境下进行。8.根据权利要求3所述的砂轮基体用铜钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4(4-1)中，烧结过程中，Ti和Cu反生反应，具体反应式如下：2Cu+Ti＝Cu2Ti；5Cu2Ti＝2Cu3Ti2+Cu4Ti。2CN109971987A说明书1/4页一种砂轮基体用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，具体涉及一种砂轮基体用铜钛合金及其制备方法。背景技术[0002]虽然目前人们对于铜和钛的研究比较多，但是对于Cu-Ti合金确实缺乏深入的了解，Cu-Ti合金具有多种金属间化合物。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，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]目前专门研究Cu4Ti的这一铜钛金属间化合物很少，因此采用了原子比为4:1的原料配比，希望得到纯的Cu4Ti金属间化合物。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砂轮基体的增强相。如在铜基氮化硼砂轮中，添加钛元素作为活性元素与氮化硼参与反应生成氮化钛和硼化钛，建立起了金属基体与氮化硼磨料之间的化学连接，增强了基体对于氮化硼的把持力，可以有效防止氮化硼磨料的脱落而造成砂轮失效。同时铜和钛