CN106541140B - 一种双金属复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属复合材料的制备方法，双金属复合材料包括两个钨金属层，分别为第一钨金属层和第二钨金属层，中间为钛金属层，其中，第一钨金属层的厚度为4‑5mm，第二钨金属层的厚度为2‑3mm，所述的钛金属层的厚度为8‑10mm。上述方法制备的双金属复合材料，钛层的厚度远大于钨层，并且，在钨层设置中空结构，一方面增强了钨层的韧性，另一方面，在充分利用钨金属的高熔点的情况下，充分发挥了钛的高韧性、高强度；复合材料的应用范围更大。
Description
技术领域
本发明涉及金属复合材料技术领域，尤其涉及一种双金属复合材料的制备方法。
背景技术
钨是一种稀有高熔点金属，钛是一种高强度的新兴金属材料，钨为钢灰色至白色的过渡金属，其质地硬而脆，熔点非常高，广泛用于电器和电子设备等领域。单一成分的钨金属因成本较高，脆性大，使用受到限制。目前，业界常将钨与钛、锌等金属制备成镶嵌式复合金属材料，以降低其成本，改善单一钨金属脆性大的缺陷，但这种方法制备的复合金属材料的强度不足，经高温条件容易开裂，在恶劣环境下不能正常使用；防护性差，防眩光性差。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种双金属复合材料的制备方法。
本发明提出的一种双金属复合材料的制备方法，制作方法为：
步骤1，混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向其中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀混合浆体，备用；
步骤2，制备钨金属层：将步骤1中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆液中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
干燥后取出第一方模和第二方模，形成第一偏光层和第二偏光层；
步骤3，制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
步骤4，铺层压制成型：将步骤2、3中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内压制5-6h，压力为520-550MPa；
步骤5，烧结成型：将步骤3中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在真空条件下，程序升温至1400-1500℃，恒温保压4-5h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料；
所述的程序升温热压炉的成型条件为：真空度10-3MPa，压力480-500MPa，以160℃/h的升温速率从室温升至1000℃，恒温70-90min，再以120℃/h的升温速率继续升温至1400-1500℃。
进一步地，双金属复合材料包括两个钨金属层，分别为第一钨金属层和第二钨金属层，中间为钛金属层，其中，第一钨金属层的厚度为4-5mm，第二钨金属层的厚度为2-3mm，所述的钛金属层的厚度为8-10mm；
所述的两个钨金属层分别覆盖在所述的钛金属层的两个表面上。
进一步地，
所述的第一钨金属层中间设置中空结构为第一偏光层，所述的第二钨金属层的中间设置中空结构的第二偏光层；
在本发明中，两个偏光层的厚度相同为0.5-0.8mm。
与现有技术相比本发明中有益效果：本发明一种双金属复合材料的制备方法，上述方法制备的双金属复合材料，将高熔点的钨金属置于两个表层，将熔点稍低的钛金属置于内层，在应用于高强度及恶劣环境中时，钨具有高熔点，钛具有高强度、高硬度，并且重量较轻，在钨层设置偏光层，防眩光性强，改善单一钨金属脆性大的缺陷，提高了材料的韧性。
上述方法制备的双金属复合材料，钛层的厚度远大于钨层，并且，在钨层设置中空结构，一方面增强了钨层的韧性，另一方面，在充分利用钨金属的高熔点的情况下，充分发挥了钛的高韧性、高强度；复合材料的应用范围更大。
附图说明
图1为本发明提出的双金属复合材料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
所述的双金属复合材料包括两个钨金属层，分别为第一钨金属层1和第二钨金属层3，中间为钛金属层2，其中，第一钨金属层1的厚度为4-5mm，第二钨金属层的厚度为2-3mm，所述的钛金属层的厚度为8-10mm。
所述的两个钨金属层分别覆盖在所述的钛金属层2的两个表面上。
并且，在所述的第一钨金属层1中间设置中空结构为第一偏光层4，所述的第二钨金属层3的中间设置中空结构的第二偏光层5。
在本发明中，两个偏光层的厚度相同为0.5-0.8mm。
本发明实施例的制作方法为：
步骤1，混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向其中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀混合浆体，备用；
步骤2，制备钨金属层：将步骤1中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆液中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
干燥后取出第一方模和第二方模；
步骤3，制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
步骤4，铺层压制成型：将步骤2、3中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内压制5-6h，压力为520-550MPa；
步骤5，烧结成型：将步骤3中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在真空条件下，程序升温至1400-1500℃，恒温保压4-5h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料；
所述的程序升温热压炉的成型条件为：真空度10-3MPa，压力480-500MPa，以160℃/h的升温速率从室温升至1000℃，恒温70-90min，再以120℃/h的升温速率继续升温至1400-1500℃。
在本发明实施例中，所述的环保胶为聚乙烯醇类溶液，作为亲水性聚合物，可通过其衍生物替代，乙烯、丙烯等的石蜡、丙烯酸、异丁烯酸、巴豆酸等的不饱和羧酸及其被酯烷基、丙烯酰胺等变性后的物质；浓度为30-40％的水溶液。
上述双金属复合材料的制备方法如下：
实施例1
(1)混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向其中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀混合浆体，备用；
(2)制备钨金属层：将步骤(1)中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆液中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入90℃真空干燥箱内干燥预成型3h；
干燥后取出第一方模和第二方模；
(3)制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入90℃真空干燥箱内干燥预成型3h；
(4)铺层压制成型：将步骤(2)-(3)中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内在520MPa下压制5h；
(5)烧结成型：将步骤(4)中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在10- 3MPa的真空条件和480MPa的压力下，以160℃/min的升温速率从室温升至1000℃，恒温70min，再以120℃/min的升温速率继续升温至1400℃，恒温保压4h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料。
实施例2
(1)混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向其中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀混合浆体，备用；
(2)制备钨金属层：将步骤(1)中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆液中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入95℃真空干燥箱内干燥预成型4h；
干燥后取出第一方模和第二方模；
(3)制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入95℃真空干燥箱内干燥预成型4h；
(4)铺层压制成型：将步骤(2)-(3)中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内在550MPa下压制6h；
(5)烧结成型：将步骤(4)中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在10- 3MPa的真空条件和480MPa的压力下，以160℃/min的升温速率从室温升至1000℃，恒温90min，再以120℃/min的升温速率继续升温至1500℃，恒温保压4h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料。
实施例3
(1)混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向其中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀混合浆体，备用；
(2)制备钨金属层：将步骤(1)中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆液中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入95℃真空干燥箱内干燥预成型3h；
干燥后取出第一方模和第二方模；
(3)制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入95℃真空干燥箱内干燥预成型3h；
(4)铺层压制成型：将步骤(2)-(3)中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内在520MPa下压制6h；
(5)烧结成型：将步骤(4)中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在10- 3MPa的真空条件和500MPa的压力下，以160℃/min的升温速率从室温升至1000℃，恒温80min，再以120℃/min的升温速率继续升温至1450℃，恒温保压4h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料。
上述方法制备的双金属复合材料，将高熔点的钨金属置于两个表层，将熔点稍低的钛金属置于内层，在应用于高强度及恶劣环境中时，钨具有高熔点，钛具有高强度、高硬度，并且重量较轻，在钨层设置偏光层，防眩光性强，改善单一钨金属脆性大的缺陷，提高了材料的韧性。
上述方法制备的双金属复合材料，钛层的厚度远大于钨层，并且，在钨层设置中空结构，一方面增强了钨层的韧性，另一方面，在充分利用钨金属的高熔点的情况下，充分发挥了钛的高韧性、高强度；复合材料的应用范围更大。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种双金属复合材料的制备方法，其特征在于，制作方法为：
步骤1，混料：称取钨金属粉末和钛金属粉末，分别向钨金属粉末和钛金属粉末中加入25％的环保胶，搅拌成为均匀钨金属粉末浆体和钛金属粉末浆体，备用；
步骤2，制备钨金属层：将步骤1中制备的钨金属粉末浆体分别注入两个模具内，抹平表面；在浆体中插入第一方模和第二方模，方模的尺寸分别为第一偏光层和第二偏光层的尺寸；置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
干燥后取出第一方模和第二方模，形成第一偏光层和第二偏光层；
步骤3，制备钛金属层：将钛金属粉末浆体注入一个模具内，抹平表面，模具置入90-95℃真空干燥箱内干燥预成型3～4h；
步骤4，铺层压制成型：将步骤2、3中干燥预成型后的钨金属层和钛金属层取出后，按照自上向下依次为钨金属层、钛金属层和钨金属层的顺序铺层，然后置于压力机内压制5-6h，压力为520-550MPa，制备得到双金属复合层；
步骤5，烧结成型：将步骤4中压制后的双金属复合层置于程序升温热压炉内，在真空条件下，程序升温至1400-1500℃，恒温保压4-5h，再保压降温至室温，得到所述双金属复合材料；
所述的程序升温热压炉的成型条件为：真空度10-3MPa，压力480-500MPa，以160℃/h的升温速率从室温升至1000℃，恒温70-90min，再以120℃/h的升温速率继续升温至1400-1500℃。
2.根据权利要求1所述的双金属复合材料的制备方法，其特征在于，双金属复合材料包括两个钨金属层，分别为第一钨金属层和第二钨金属层，中间为钛金属层，其中，第一钨金属层的厚度为4-5mm，第二钨金属层的厚度为2-3mm，所述的钛金属层的厚度为8-10mm；
所述的两个钨金属层分别覆盖在所述的钛金属层的两个表面上。
3.根据权利要求2所述的双金属复合材料的制备方法，其特征在于，
所述的第一钨金属层中间设置中空结构为第一偏光层，所述的第二钨金属层的中间设置中空结构的第二偏光层；
两个偏光层的厚度相同为0.5-0.8mm。
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