一种含硅的铜基块体非晶合金复合材料及其制备工艺

摘要

本发明属于新材料领域，公开了一种含硅的铜基块体非晶合金复合材料及其制备工艺。该铜基块体非晶合金复合材料是将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的锆和纯度为99.5wt%的结晶硅在真空熔炼炉中熔炼，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的化学成分为50at%Cu、48.5‑49.5at%Zr，0.5‑1.5at%Si，其抗压强度为2003‑2280MPa、屈服强度为1560‑1750MPa、塑性应变为0.5‑2.0%、电阻率为0.967‑1.017μΩm、导热系数为17.0‑18.3W/(mK)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硅的铜基块体非晶合金复合材料及其制备工艺。

背景技术

铜基块体非晶合金由于其强度和硬度高、耐蚀和耐磨性能好而受到广泛关注，但是，其室温塑性差以及导热和导热能力差，成为其工业应用的瓶颈。如何提高铜基块体非晶合金的室温塑性以及导热和导热能力成为其工业应用的关键问题，因此制备出同时具备室温塑性、导热和导热能力好的铜基块体非晶合金具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硅的铜基块体非晶合金复合材料及其制备工艺。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种含硅的铜基块体非晶合金复合材料及其制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的锆和纯度为99.5wt%的结晶硅放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10^-4Pa，充入高纯氩气使炉腔内部的压力达到40Pa，然后对合金元素反复熔炼5次，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。

本发明制成的产品用X射线衍射仪（XRD）检测材料的非晶态，用万能电子试验机测量抗拉强度，用四电极法测量电阻率，用激光闪光法测量导热系数。

本发明含铁高硅铝合金的化学成分为50at%Cu、48.5-49.5at%Zr，0.5-1.5at%Si，其抗压强度为2003-2280MPa、屈服强度为1560-1750MPa、塑性应变为0.5-2.0%、电阻率为0.967-1.017μΩm、导热系数为17.0-18.3W/(mK)。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

用天平称取结晶硅0.0182g、纯铜4.1227g和纯锆5.8591g，将称好的铜、锆和结晶硅放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10^-4Pa，充入高纯氩气使炉腔内部的压力达到40Pa，然后对合金元素反复熔炼5次，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的抗压强度为2280MPa、屈服强度为1605MPa、塑性应变为1.3%、电阻率为0.967μΩm、导热系数为17.0W/(mK)。

实施例2

用天平称取结晶硅0.0366g、纯铜4.1396g和纯锆5.8238g，将称好的铜、锆和结晶硅放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10^-4Pa，充入高纯氩气使炉腔内部的压力达到40Pa，然后对合金元素反复熔炼5次，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的抗压强度为2003MPa、屈服强度为1560MPa、塑性应变为2.0%、电阻率为0.997μΩm、导热系数为17.8W/(mK)。

实施例3

用天平称取结晶硅0.0551g、纯铜4.1567g和纯锆5.7882g，将称好的铜、锆和结晶硅放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10^-4Pa，充入高纯氩气使炉腔内部的压力达到40Pa，然后对合金元素反复熔炼5次，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的抗压强度为2050MPa、屈服强度为1750MPa、塑性应变为0.5%、电阻率为1.017μΩm、导热系数为18.3W/(mK)。