本发明金属材料
技术领域：
，具体涉及一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金，还涉及纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的制备方法。
背景技术：
：cu-ti合金因其较高的强度、硬度和优良的耐磨、耐疲劳和耐蚀性能，可用来制造高强高弹耐磨的弹性元件，是最有潜力替代铍青铜的材料之一。但由于ti原子固溶到铜基体后，对电子的散射作用显著降低了cu-ti合金导电性，从而限制了cu-ti合金的广泛应用。目前常用的方法是在cu-ti合金中添加第三元素，形成金属间化合物，减少ti在cu基体中的固溶。但是，该方法对导电性的改善并不十分显著。纳米氧化物团簇具有优异的热稳定性以及化学稳定性，且高密度的纳米团簇可强烈钉扎位错，大幅提高合金的力学性能，改善材料的应力松弛、疲劳特性和高温使用性能等。将y2o3添加到cu-ti合金中，y2o3可在高能球磨中分解为y原子和o原子，o-空位吸引对o有亲和力的ti原子和y原子，形成在基体中均匀分布的y-ti-o纳米团簇。此纳米团簇可以有效减少ti元素在cu基体中的固溶量，提高cu-ti合金的导电性。因此，利用这种制备方法有望提高cu-ti合金的导电性并改善cu-ti合金的力学性能，为获得综合性能优良的cu-ti合金提供新思路，具有重要的工程意义与实用价值。技术实现要素：本发明的目的是提供一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金，解决了现有cu-ti合金导电率低的问题。本发明的目的还在于提供一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的制备方法，本发明所采用的第一种技术方案是，一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金，按质量百分比由以下组分组成：cu94-97.5％、ti2-4％，y2o30.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％。本发明所采用的第二种技术方案是，一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的制备方法，具体操作步骤如下：步骤1，粉末的配比按照质量百分比分别称取如下材料：cu粉94-97.5％，ti粉2-4％，y2o3粉0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将cu粉、ti粉和y2o3粉放入球磨机中进行球磨，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，得到球磨混粉；步骤3，压制将球磨混粉进行冷压，形成压坯；步骤4，热压烧结将压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至900-1000℃，保温时间2-3h，压强为30-35mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得纳米氧化物弥散强化cu-ti合金。本发明的特点还在于，步骤2球磨球料比为10:1，转速为300-500rpm，球磨时间为70-75h。步骤3的冷压压强为200-250mpa，保压30s，压坯尺寸为φ21mm×7mm。步骤1的ti粉平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.9％。步骤1的cu粉平均粒径为40-50μm、纯度不小于99.9％。步骤1的y2o3粉平均粒径为45-55μm、纯度大于99.5％。本发明的有益效果是，本发明的一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金，通过在cu-ti合金中添加携氧剂y2o3，形成在基体中均匀分布的y-ti-o纳米团簇，提高了cu-ti合金的组织均匀性，使合金弥散强化作用更为显著，而且极大地提高了cu-ti合金的导电率，得到了综合性能优良的纳米氧化物弥散强化cu-ti合金。附图说明图1是本发明一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的制备方法流程图；图2是本发明一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金热压烧结后的透射电镜照片。图3是本发明一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金热压烧结后的选区电子衍射图谱；图4是本发明一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金热压烧结结晶型y2ti2o7粒子的透射电镜照片。具体实施方式本发明提供的一种纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的制备方法具体流程如图1所示，操作步骤如下：步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为40-50μm、纯度不小于99.9％的cu粉94-97.5％，平均粒径为45-55μm、纯度不小于99.9％的ti粉2-4％，平均粒径为45-55μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉0.5-2％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为300-500rpm，球磨时间为70-75h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为200-250mpa，保压30s，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm形成压坯；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至900-1000℃，保温时间2-3h，压强为30-35mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为40μm、纯度不小于99.9％的cu粉97.5％，平均粒径为45μm、纯度不小于99.9％的ti粉2％，平均粒径为45μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉0.5％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为300rpm，球磨时间为70h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为200mpa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至900℃，保温时间2h，压强为30mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为38％iacs、225hv和137gpa。实施例2步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的cu粉94％，平均粒径为55μm、纯度不小于99.9％的ti粉4％，平均粒径为55μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉2％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为500rpm，球磨时间为75h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为250mpa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至1000℃，保温时间3h，压强为30-35mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为48％iacs、250hv和142gpa。实施例3步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为45μm、纯度不小于99.9％的cu粉96.5％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的ti粉2％，平均粒径为50μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉1.5％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为400rpm，球磨时间为72h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为225mpa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至950℃，保温时间2.5h，压强为33mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为45％iacs、235hv和140gpa。实施例4步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为45μm、纯度不小于99.9％的cu粉95％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的ti粉3％，平均粒径为50μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉2％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为300rpm，球磨时间为70h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为250mpa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至1000℃，保温时间2h，压强为30mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为50％iacs、245hv和143gpa。实施例5步骤1，称取原材料按质量百分比分别称取如下材料：平均粒径为45μm、纯度不小于99.9％的cu粉96％，平均粒径为50μm、纯度不小于99.9％的ti粉3％，平均粒径为50μm，纯度不小于99.5％的y2o3粉1％，以上各组分质量百分比之和为100％；步骤2，高能球磨将所述cu粉、ti粉和y2o3粉放在球磨机中，并加入无水乙醇、通入保护气体氩气进行高能球磨，球磨的球料比为10:1，转速为350rpm，球磨时间为70-75h，得到球磨混粉；步骤3，压制将所述球磨混粉进行冷压，冷压压强为240mpa，保压30s，形成压坯，所述压坯尺寸为φ21mm×7mm；步骤4，热压烧结将所述压坯置入热压烧结炉中，通入氢气作为保护气体，升温至950℃，保温时间3h，压强为35mpa，保温结束后随炉自然冷却至室温，即可获得高强高导cu-ti合金。经测试，合金导电率、硬度和弹性模量分别为40％iacs、230hv和139gpa。图2是本发明纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的透射电镜照片。图3是本发明纳米氧化物弥散强化cu-ti合金的选区电子衍射图谱，标定结果与pdf卡片中y2ti2o7的数据相一致，其中(222)晶面、(400)晶面、(440)晶面和(622)晶面在图中已标出。图4是本发明纳米氧化物弥散强化cu-ti合金y2ti2o7颗粒的高分辨照片，完全结晶型的y2ti2o7颗粒呈近球形，颗粒内部为原子规则排列的晶体。本发明所制备的纳米氧化物弥散强化cu-ti合金，与传统电弧熔炼所制备的cu-ti合金相比，本发明制备的cu-ti合金组织更加均匀，合金导电性能得到明显改善，综合性能优良。实施例与传统的电弧熔炼方法所制备的cu-ti合金性能参数如表1所示表1实施例与传统制备的cu-ti合金性能参数比较样品名称导电率/％iacs硬度/hv实施例248250实施例550245传统电弧熔炼制备的cu-ti合金28210由实施例2和实施例5可以明显看出，本发明制备纳米氧化物弥散强化cu-ti合金具有优异的导电率和硬度。与传统电弧熔炼制备的cu-ti合金相比，实施例2制备的纳米氧化物弥散强化cu-ti合金导电率和硬度分别提高了41.67％和16％。实施例5的制备的纳米氧化物弥散强化cu-ti合金导电率和硬度分别提高了44％和14.28％。本发明制备的纳米氧化物弥散强化cu-ti合金可广泛应用于仪器仪表、航空航天、计算机技术和通讯技术等领域。当前第1页12