銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料及其製備方法
2023-07-09 18:58:11 1
專利名稱：銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料領域，涉及一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材 料及其製備方法。
背景技術：
目前屬材料領域中，對材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其製備方法，其特徵在於將鋁或銅 合金板表層採用直流或交流電一步或二步陽極氧化法形成多孔氧化鋁膜，製成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AAO模板；採用直流或脈衝電流電化學沉積在鋁基AAO多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，製成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點是要求技 術難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬複合吸波材料及其製備方法，它涉及 一種用於吸收電磁波的複合材料及其製備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬複合吸波材料。該方法的缺點是陶瓷晶須表面塗鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200810219444. 9公開了一種顆粒增強阻尼多孔鎳鈦記憶合金基複合材料的制 備方法。採用梯級粉末燒結法，將鎳、鈦金屬粉末和調控材料的矽或氧化鋁顆粒按一定比例 均勻混合後壓製成生坯，矽顆粒或氧化鋁顆粒佔生坯重量的5 15%，採取梯級加熱方式 一次整體燒結而製得複合材料。該材料的缺點是吸波性能差。
發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化 鐵鋇複合材料，該複合材料吸波性能高，並且具有優越的阻尼性能。本發明的另一目提供銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料的製備方法， 該製備方法工藝簡單，生產成本低，適於工業化生產。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料，該複合材料以銅合金為基 體，在基體上分布著海泡石氧化鐵複合物和蛭石氧化鐵鋇複合物；二種複合物佔複合材料 的體積百份比為40-50% ；該銅合金基體的化學成分的重量百分含量A1為3% 5%，Te為 0. 05% 0. 1%，Co 為 0. 05% -0. 1%，Pr 為 0. 005% -0. 01%，其餘為 Cu ；海泡石氧化鐵復 合物為氧化鐵鑽入海泡石的孔隙中，並在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m薄膜；蛭石 氧化鐵鋇複合物為氧化鐵鋇鑽入蛭石的孔隙中，並在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m 薄膜。一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料的製備方法，其特徵在於它包括以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然後放入海泡石 蛭石，在80水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為 5-10 1，攪拌結束後，將攪拌物置於120°C的烘箱中保溫30min後自然冷卻，然後再放入 550-5900C的烘箱中，保溫30min後自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇複合物；b.海泡石氧化鐵複合物的準備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯裡的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入海泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm,攪拌以上三種物質達 5-lOmin，三種物質氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 (1_2)，攪拌結束後將 攪拌物置於220°C的烘箱中保溫3h後自然冷卻便得到海泡石氧化鐵複合物；c.然後將蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物放入底部通真空系統的水冷鋼 制模具的空腔中形成複合物預製體，蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物的重量比為 1 (1-2)，控制複合物預製體佔金屬模具空腔體積的40-50%;開啟鋼製模具的水冷系統， 控制進水溫度為20-30°C ；d.銅合金基體的準備將重量百分含量為Al為3% 5%，Te為0.05% 0. 1%， Co為0. 05% -0. l%，Pr為0. 005% -0. 01%，其餘為Cu的原料在680_720°C溫度下熔化成 合金液；e.開啟真空系統，控制上述鋼製模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼製模具空腔內的複合物預製體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入複合物預 制體中的間隙，合金液體在模具內冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復 合材料。本發明相比現有技術的有益效果如下海泡石和蛭石空隙大，易於接納鐵氧體，鐵氧體處於海泡石蛭石的空隙中，形成鐵 氧體不會散落的海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合物，因而成為複合材料吸收電磁波的堅實的 物質中心；鐵和鋇氧化物複合吸波，作用比單一鐵氧體增強。鐵氧體處於海泡石蛭石的空隙中，不與銅合金液體接觸，因此不會造成銅合金的 氧化；銅合金中的Te和Al可促進銅合金與海泡石蛭石的界面結合。銅合金中的Pr、Co、 Pr可強化銅合金的顆粒，提高複合材料基體的強度。堅實的海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合 物可提高銅合金複合材料的抗壓性能。這些都能改善銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇復 合材料的力學性能。海泡石蛭石空隙大，易於接納鐵氧體，因此製備中攪拌和加熱時間均短，生產周期短。複合材料製備工藝簡便，生產的複合材料具有一定良好阻尼性能，同時吸波性能 優越，而且生產成本低，非常便於工業化生產。
四
圖1為本發明實施例一製得的銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料的 金相組織。
由圖1可以看到在銅合金基體上分布有海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合材料。 五具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。實施例一本發明的銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料的製備過程如下a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5 5的比例形成溶液，然後放入海泡石蛭石， 在80水浴中攪拌lOmin，蛭石顆粒的尺寸為0. 1mm，溶液和蛭石的重量比為5 1，攪拌結束 後，將攪拌物置於120°C的烘箱中保溫30min後自然冷卻，然後再放入550-590°C的烘箱中， 保溫30min後自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇複合物；b.海泡石氧化鐵複合物的準備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯裡的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入海泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm,攪拌以上三種物質達 5-lOmin，三種物質氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 1，攪拌結束後將攪拌 物置於220°C的烘箱中保溫3h後自然冷卻便得到海泡石氧化鐵複合物；c.然後將蛭石氧化鐵和海泡石氧化鋇複合物放入底部通真空系統的水冷鋼製模 具的空腔中形成複合物預製體，蛭石氧化鐵鋇複合物和海泡石氧化鋇複合物的重量比為 1 1，控制複合物預製體佔金屬模具空腔體積的40-50%;開啟鋼製模具的水冷系統，進水 溫度為20-30°C。d.銅合金基體的準備將重量百分含量為Al為3%，Te為0.05%，Co為0.05%， Pr為0. 005%，其餘為Cu的原料，在680-720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統，控制上述鋼製模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼製模具空腔內的複合物預製體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入複合物預 制體中的間隙，合金液體在模具內冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復 合材料。實施例二 a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 10 20，蛭石顆粒的尺寸為 0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為10 1 ；b.海泡石氧化鐵複合物的準備海泡石氧化鐵複合物準備所用溶液中氯化鐵、硫 酸亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 2，海泡石顆粒的尺寸為Imm;c.複合物預製體的準備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物的重量比為1:2; 海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇兩者佔複合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為5%，Te為0. 1 %， Co 為 0. 1 %，Pr 為 0. Ol %，其餘為 Cu。製備方法同實施例一。實施例三
5
a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 7 10，蛭石顆粒的尺寸為 0. 3mm，溶液和蛭石的重量比為7:1;b.海泡石氧化鐵複合物的準備溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為 1:1: 1.5，海泡石顆粒的尺寸為0.6-lmm;c.複合物預製體的準備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物的重量比為 1 1.5 ；海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇兩者佔複合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為4%，Te為 0. 07%, Co 為 0. 07%, Pr 為 0. 008%，其餘為 Cu。製備方法同實施例一。實施例四(原料配比不在本發明配比範圍內的實例)a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備蛭石氧化鋇複合物準備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1:4: 4，蛭石顆粒的尺寸為0.05mm，溶液和蛭石的重量比為4 1 ；b.海泡石氧化鐵複合物的準備所用溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量 比為1 1 0.8，海泡石顆粒的尺寸為0.5mm;c.複合物預製體的準備蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物的重量比為 1 0.8 ；海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇佔複合材料的體積百分比為40-50% ；d.銅合金基體的準備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為2%，Te為 0. 04%, Co 為 0. 04%, Pr 為 0. 004%，其餘為 Cu。製備方法同實施例一。實施例五(原料配比不在本發明配比範圍內的實例)a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 11 21，蛭石顆粒的尺寸為 0.6mm，溶液和蛭石的重量比為11 1 ；b.海泡石氧化鐵複合物的準備溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石的重量比為 1:1: 2. 1，海泡石顆粒的尺寸為1. Imm;c.複合物預製體的準備蛭石氧化鐵鋇複合物和海泡石氧化鐵複合物的重量 比為1 2.1;蛭石氧化鐵鋇複合物和海泡石氧化鐵複合物佔複合材料的體積百分比為 40-50% ；d.銅合金基體的準備銅合金基體成分的重量百分含量為Al為6%，Te為0.2%， Co % 0. 2%, Pr % 0. 02%，其餘為 Cu。製備方法同實施例一。下表為不同成份與配比的合金性能對照表表 1 銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合材料，海泡石複合物的顆粒尺寸過小，既 減小了吸波單元，降低了吸波強度和減振強度，又不利於不利於複合材料製造；複合物的顆 粒尺寸過大，吸波單元增大，減小了單位複合材料體積中吸波單元的數量，也不利於吸波和 減振。銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合材料製備時，蛭石海泡石數量過小，氯化 鐵、硝酸鋇、硫酸亞鐵銨等不易全部進入蛭石海泡石間隙，複合材料總的氧化鐵數量少，吸 波強度弱；蛭石海泡石數量過多，不易形成完善的複合材料，蛭石海泡石間隙內容納的氧化 鐵數量少，吸波強度也弱。銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合材料製備時，蛭石數量過少或蛭石顆粒過 小，隔不開蛭石海泡石顆粒，不利於銅合金液體的浸滲，蛭石數量過多或蛭石顆粒過大，會 影響銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鋇複合材料的力學性能。銅合金基體中的Al、Te、Co、Pr在本申請範圍內，複合材料具有良好的性能。這些 元素超出本申請配比範圍，脆性化合物數量多，銅合金難與蛭石海泡石界面結合，鈦合金自 身的力學性能降低，也大大降低複合材料的吸波性及減振性。
權利要求
一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料，該複合材料以銅合金為基體，在基體上分布著海泡石氧化鐵複合物和蛭石氧化鐵鋇複合物；二種複合物佔複合材料的體積百份比為40-50％；該銅合金基體的化學成分的重量百分含量Al為3％～5％，Te為0.05％～0.1％，Co為0.05％-0.1％，Pr為0.005％-0.01％，其餘為Cu。
2. 一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料的製備方法，其特徵在於它包 括以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇複合物的準備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例形成溶液，然後放入海泡石 蛭石，在80水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為 5-10 1，攪拌結束後，將攪拌物置於120°C的烘箱中保溫30min後自然冷卻，然後再放入 550-5900C的烘箱中，保溫30min後自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇複合物；b.海泡石氧化鐵複合物的準備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯裡的水熱容器中，加水溶解，再裝入海 泡石，海泡石顆粒的尺寸為0. 6-lmm，攪拌以上三種物質達5-lOmin，三種物質氯化鐵、硫酸 亞鐵銨及海泡石的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結束後將攪拌物置於220°C的烘箱中保溫 3h後自然冷卻便得到海泡石氧化鐵複合物；c.然後將蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物放入底部通真空系統的水冷鋼製模具 的空腔中形成複合物預製體，蛭石氧化鐵鋇和海泡石氧化鐵複合物的重量比為1 (1-2)， 控制複合物預製體佔金屬模具空腔體積的40-50% ；開啟鋼製模具的水冷系統，控制進水溫 度為 20-300C ；d.銅合金基體的準備將重量百分含量為Al為3% 5%，Te為0.05% 0. 1%，Co 為0. 05% -0. 1%，Pr為0. 005% -0. 01%，其餘為Cu的原料在680_720°C溫度下熔化成合 金液；e.開啟真空系統，控制上述鋼製模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體澆入 鋼製模具空腔內的複合物預製體的上面，銅合金液體在真空壓力作用下滲入複合物預製體 中的間隙，合金液體在模具內冷卻凝固，形成銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材 料。
全文摘要
本發明提供一種銅合金基海泡石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇複合材料及其製備方法，該複合材料吸波性能高，並且具有優越的阻尼性能。該製備方法工藝簡單，生產成本低，適於工業化生產。該複合材料以銅合金為基體，在基體上分布著海泡石氧化鐵複合物和蛭石氧化鐵鋇複合物；二種複合物佔複合材料的體積百份比為40-50％；該銅合金基體的化學成分的重量百分含量Al為3％～5％，Te為0.05％～0.1％，Co為0.05％-0.1％，Pr為0.005％-0.01％，其餘為Cu。
文檔編號C22C1/10GK101880811SQ201010220289
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者倪濤, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學