一種纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于復合材料制備技術領域，涉及一種纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]為適應電力市場不斷發展的要求，我國的高壓開關設備正在向著高電壓、大容量、小型化的方向發展。新的斷路器容量將會不斷地增大，而滅弧室的空間則不斷縮小，從而使得弧觸頭單位面積上承擔的負荷不斷增大；同時，為了減少維修成本，對觸頭的壽命要求卻越來越長，因此希望觸頭材料不僅具有優異的耐電弧燒蝕性能，而且應具有優良的高溫強度。在傳統的工藝上協同提高觸頭材料的高溫強度和耐電弧燒蝕特性的空間很有限，如強化鎢骨架的燒結、添加第三組元等，雖然可以提高觸頭材料耐電弧燒蝕特性，但是在多頻次開斷后，由于粉末是隨機燒結起來，很難做到完整的連續骨架結構，導致燒蝕后鎢骨架的強度不夠，從而加重了燒蝕和磨損。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法，通過向銅鎢合金中添加纖維增強相形成纖維與顆粒混雜結構，實現多相強化從而提高銅鎢復合材料的高溫強度。
[0004]本發明所采用的技術方案是，一種纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0005]步驟I，制備復合材料生坯:
[0006]將混合均勻的W粉和Cu粉與酸洗過的鎢纖維網在冷壓模具內分層鋪布，對其進行預壓制、保壓，得到復合材料生坯；
[0007]步驟2，熱壓:
[0008]將步驟I得到的生坯裝在可加壓模具中，在氣氛保護熱壓爐內通氫氣進行熱壓；
[0009]步驟3，熔滲:
[0010]將經步驟2熱壓后的復合材料坯料在微機程控高溫氫氣氣氛燒結爐中進行滲銅，即得到纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料。
[0011]本發明的特點還在于，
[0012]步驟I中W粉和Cu粉按質量百分比分別為W粉70%?90%，Cu粉10%?30%，以上組分質量百分比之和為100%。
[0013]步驟I中混合，具體為:將W粉和Cu粉以0.5?1:1的球料比在滾筒混料機中400r/min轉速下混合6?8h。
[0014]步驟I中酸洗，是用HF對鎢纖維網進行清洗，去除其表面的氧化膜。
[0015]步驟I中鎢纖維網是由絲徑40?60 μm的鎢纖維編織而成，其規格為30?100目。
[0016]步驟I中預壓制要求為壓制后鎢纖維網間隔I?3mm，預壓制壓力為200?400MPa，保壓時間為30?90s。
[0017]步驟2中熱壓參數，具體為:以15?25°C /min的加熱速度加熱到920?970°C后，對復合材料生坯在5?30MPa的壓強下進行熱壓并保溫10?60min。
[0018]步驟3中熔滲參數，具體為:以15?25°C /min的加熱速度進行加熱，當溫度達到1300?1350 °C時，保溫30?120min后隨爐冷卻。
[0019]本發明的有益效果是，本發明在銅鎢假合金鎢骨架的制備過程中加入二維鎢纖維網，通過對纖維與鎢骨架界面的處理和控制合理的工藝參數使兩者形成冶金結合，然后利用后續的熔滲銅工藝將鎢骨架和纖維有機結合在一起，使纖維網對鎢骨架起到類似加強筋的作用，從而使復合材料的高溫強度顯著提高。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明制備得到銅鎢復合材料的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明實施例3制備得到銅鎢復合材料中纖維與鎢骨架的界面微觀組織圖；
[0022]圖3是本發明實施例3制備得到的銅鎢復合材料與未添加纖維網的銅鎢復合材料的高溫抗壓應力-應變曲線。
[0023]圖中，1.鎢纖維網，2.鎢銅混合粉末。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0025]本發明一種纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0026]步驟I，制備復合材料生坯:
[0027]按質量百分比分別稱取W粉70%?90%，Cu粉10%?30%，以上組分質量百分比之和為100%，將W粉和Cu粉以0.5?1:1的球料比在滾筒混料機中400r/min轉速下混合6?8h ;
[0028]將混好的復合粉末過篩去除雜質后與酸洗過的鎢纖維網在冷壓模具內分層鋪布，按照壓制后鎢纖維網間隔I?3mm，對其在200?400MPa下進行預壓制，保壓30?90s后形成復合材料生坯。
[0029]鎢纖維網是由絲徑40?60μπι的鎢纖維編織而成，其規格為30?100目；分層鋪布前用HF對鎢纖維網進行酸洗，除去其表面的氧化膜。
[0030]步驟2，熱壓:
[0031]將步驟I得到的生坯裝在可加壓模具中，在氣氛保護熱壓爐內通氫氣進行熱壓:以15?25°C /min的加熱速度加熱到920?970°C后，對復合材料生坯在5?30MPa的壓強下進行熱壓并保溫10?60min。
[0032]步驟3，熔滲:
[0033]將經步驟2熱壓后的復合材料坯料在微機程控高溫氫氣氣氛燒結爐中進行滲銅:以15?25°C /min的加熱速度進行加熱，當溫度達到1300?1350°C時，保溫30?120min后隨爐冷卻，即得到纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料，其結構如圖1所示。
[0034]本發明纖維與顆粒混雜結構銅鎢復合材料的制備方法，在銅鎢假合金鎢骨架的制備過程中加入二維鎢纖維網，通過對纖維與鎢骨架界面的處理和合理的工藝參數使兩者形成冶金結合，使鎢纖維網對鎢骨架起到類似加強筋的作用，從而使其高溫強度顯著提高。
[0035]實施例1
[0036]步驟I，制備復合材料生坯:
[0037]按質量百分比分別稱取W粉70%，Cu粉30%，以上組分質量百分比之和為100%，將W粉和Cu粉以0.5:1的球料比在滾筒混料機中400r/min轉速下混合6h ；
[0038]將混好的復合粉末過篩去除雜質后與酸洗過的鎢纖維網在冷壓模具內分層鋪布，按照壓制后鎢纖維網間隔2mm，并對其200MPa進行預壓制，保壓90s后形成復合材料生坯。
[0039]鎢纖維網是由絲徑60μπι的鎢纖維編織而成，其規格為100目；分層鋪布前用HF對鎢纖維網進行酸洗，除去其表面的氧化膜。
[0040]步驟2，熱壓:
[0041]將步驟I得到的生坯裝在可加壓模具中，在氣氛保護熱壓爐內通氫氣進行熱壓:以15°C /min的加熱速度加熱到920°C后，對復合材料生坯在5MPa的壓強下進行熱壓并保溫 60mino
[0042]步驟3，熔滲:
[0043]將經步驟2熱壓后的復合材料坯