碳纳米管增强铝青铜基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金复合材料领域，具体设及一种碳纳米管增强侣青铜基复合材料及 其制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 在现代机械装备中，所有转动零件都需要用轴承、轴瓦或轴套来支撑，由于现代机 器与机构的转动速度和负载急剧增高，W及由于航空航天、核能及低溫技术的发展，在现有 的轴承材料中，按照使用寿命和在不同的条件下工作的可能性，粉末冶金材料的应用都占 第一位。铜-侣系合金具有高强度、耐蚀、耐磨等特性，具有无污染、同时具有自润滑、免维 护的典型特点，成为滑动轴承发展的重要方向之一。
[0004] 现有技术的铜-侣系合金常常会加入非金属材料来调节材料的摩擦磨损性能，但 是非金属材料的加入常会造成铜-侣系合金硬度降低、机械强度减弱的问题。 阳0化]
【发明内容】
[0006] 发明目的：本发明的目的在于提供一种碳纳米管增强侣青铜基复合材料及其制备 方法，制得的复合材料在维持较高的硬度和机械强度的同时，还具有较好的耐磨性。 阳007] 本发明的技术方案： 碳纳米管增强侣青铜基复合材料，含有W下质量百分含量的组分：碳纳米管3~7%，侣 粉5~10%，锋粉1~5%，碳化鹤粉3~6%，铁粉1~3%，硫化钢粉1~5%，余量为铜粉。
[0008] 优选的，含有W下质量百分含量的组分：碳纳米管5%，侣粉7%，锋粉3%，碳化鹤粉 4%，铁粉2%，硫化钢粉2%，余量为铜粉。
[0009] 所述碳纳米管的管径为20~30皿，长度为0. 5~2ym。
[0010] 碳纳米管增强侣青铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 将碳纳米管、侣粉、锋粉、碳化鹤粉、铁粉、硫化钢粉、铜粉混匀后，放入球磨机进行 研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混1~化； (2) 在800~900MPa的压力下压制成型； (3) 在氮气保护气氛下，将混合物投入到烙化炉中，加热至1000~1200°C，将融化物料 揽拌、拱渣、取样分析调整成分，成分符合配方比例后，将其转入保溫炉内保溫，保溫溫度为 900~1100 °C，保溫30~40分钟； (4) 再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后，将合金烙液诱入铸铁模中，冷却至室 溫即可；最后对铸造所得合金在热处理炉内900±1(TC下保溫5~6小时，进行固烙处理得到 碳纳米管增强侣青铜基复合材料。 1 ] 步骤（3 )升溫速率为50~60°C/min。 阳01引 步骤（4)降溫速率为5°C/min。
[0013] 有益效果： 本发明制备得到的侣青铜基复合材料通过加入碳纳米管，在基本维持原合金材料的密 度和硬度的同时，机械性能有明显提高。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]W下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0016] 实施例1 碳纳米管增强侣青铜基复合材料，其特征在于，含有W下质量百分含量的组分：碳纳米 管3%，侣粉5%，锋粉1%，碳化鹤粉3%，铁粉1%，硫化钢粉1%，余量为铜粉。
[0017] 制备方法，包括如下步骤： (1) 将碳纳米管、侣粉、锋粉、碳化鹤粉、铁粉、硫化钢粉、铜粉混匀后，放入球磨机进行 研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混Ih; (2) 在SOOMPa的压力下压制成型； (3) 在氮气保护气氛下，将混合物投入到烙化炉中，加热至1000°C，升溫速率为50°C/ min。将融化物料揽拌、拱渣、取样分析调整成分，将其转入保溫炉内保溫，保溫溫度为 900 °C，保溫30分钟； (4) 再取样分析，调整成份，将合金烙液诱入铸铁模中，冷却至室溫即可，降溫速率为 5°C/min。最后对铸造所得合金在热处理炉内900±1(TC下保溫5小时，进行固烙处理得到 碳纳米管增强侣青铜基复合材料。
[0018] 实施例2 碳纳米管增强侣青铜基复合材料，其特征在于，含有W下质量百分含量的组分：碳纳米 管5%，侣粉7%，锋粉3%，碳化鹤粉4%，铁粉2%，硫化钢粉2%，余量为铜粉。
[0019] 制备方法，包括如下步骤： (1) 将碳纳米管、侣粉、锋粉、碳化鹤粉、铁粉、硫化钢粉、铜粉混匀后，放入球磨机进行 研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混1.化； (2) 在850MPa的压力下压制成型； (3) 在氮气保护气氛下，将混合物投入到烙化炉中，加热至llOOr，升溫速率为55°C/ min。将融化物料揽拌、拱渣、取样分析调整成分，将其转入保溫炉内保溫，保溫溫度为 1000 °C，保溫35分钟； (4) 再取样分析，调整成份，将合金烙液诱入铸铁模中，冷却至室溫即可，降溫速率为 5°C/min。最后对铸造所得合金在热处理炉内900±1(TC下保溫5. 5小时，进行固烙处理得 到碳纳米管增强侣青铜基复合材料。
[0020] 实施例3 碳纳米管增强侣青铜基复合材料，其特征在于，含有W下质量百分含量的组分：碳纳米 管7%，侣粉10%，锋粉5%，碳化鹤粉6%，铁粉3%，硫化钢粉5%，余量为铜粉。
[0021] 制备方法，包括如下步骤： (1) 将碳纳米管、侣粉、锋粉、碳化鹤粉、铁粉、硫化钢粉、铜粉混匀后，放入球磨机进行 研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混化； (2) 在900MPa的压力下压制成型； (3) 在氮气保护气氛下，将混合物投入到烙化炉中，加热至1200°C，升溫速率为60°C/ min。将融化物料揽拌、拱渣、取样分析调整成分，将其转入保溫炉内保溫，保溫溫度为 1100。保溫40分钟； (4) 再取样分析，调整成份，将合金烙液诱入铸铁模中，冷却至室溫即可，降溫速率为 5°C/min。最后对铸造所得合金在热处理炉内900±1(TC下保溫6小时，进行固烙处理得到 碳纳米管增强侣青铜基复合材料。
[0022] 对比例1 与实施例3的区别在于：复合材料中未加入碳纳米管。
[0023] 性能测试 将实施例1~3及对比例1制得的复合材料进行密度、硬度、拉伸强度、屈服强度、弹性模 量的测试，结果见表1。
[0024]表1
[00对从表1可W看出，与对比例1相比，实施例1~3的密度和硬度有略微下降，但差别 不大，而拉伸强度、屈服强度、弹性模量则明显提高，由此可见，由于加入了碳纳米管，本发 明的复合材料在基本维持原合金材料的密度和硬度的同时，机械性能有明显提高。
[00%] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可W被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节。
【主权项】
1. 碳纳米管增强铝青铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：碳 纳米管3~7%，铝粉5~10%，锌粉1~5%，碳化钨粉3~6%，钛粉1~3%，硫化钼粉1~5%，余量为铜 粉。2. 根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝青铜基复合材料，其特征在于，含有以下质 量百分含量的组分：碳纳米管5%，铝粉7%，锌粉3%，碳化钨粉4%，钛粉2%，硫化钼粉2%，余量 为铜粉。3. 根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝青铜基复合材料，其特征在于，所述碳纳米 管的管径为20~30nm，长度为0? 5~2 y m〇4. 根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝青铜基复合材料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤： (1) 将碳纳米管、铝粉、锌粉、碳化钨粉、钛粉、硫化钼粉、铜粉混匀后，放入球磨机进行 研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混l~2h ; (2) 在800~900MPa的压力下压制成型； (3) 在氮气保护气氛下，将混合物投入到熔化炉中，加热至1000~1200°C，将融化物料搅 拌、捞渣、取样分析调整成分，将其转入保温炉内保温，保温温度为900~1 KKTC，保温30~40 分钟； (4) 再取样分析，调整成份，将合金熔液浇入铸铁模中，冷却至室温即可；最后对铸造所 得合金在热处理炉内900±10°C下保温5~6小时，进行固熔处理得到碳纳米管增强铝青铜 基复合材料。5. 根据权利要求4所述的碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3) 升温速率为50~60°C /min。6. 根据权利要求4所述的碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (4) 降温速率为5°C /min。
【专利摘要】本发明提供碳纳米管增强铝青铜基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下组分：碳纳米管，铝粉，锌粉，碳化钨粉，钛粉，硫化钼粉，余量为铜粉。制备方法：（1）将各原料混匀，研磨，投入混炼机中干混1~2h；（2）在800~900MPa的压力下压制成型；（3）在氮气保护气氛下，将混合物投入到熔化炉中加热；（4）再取样分析，调整成份，成份符合配方比例后，将合金熔液浇入铸铁模中，冷却至室温即可；在热处理炉内保温，进行固熔处理，即得。本发明制备得到的铝青铜基复合材料通过加入碳纳米管，在基本维持原合金材料的密度和硬度的同时，机械性能有明显提高。
【IPC分类】C22C1/02, C22C9/00
【公开号】CN105154711
【申请号】CN201510546196
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日