一種Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料的制備方法，利用真空擴散連接試驗機，通過擴散焊接的方法將所述Fe-Si-B非晶合金和銅焊接形成層狀復合材料。制備中，在非晶合金的過冷液相區溫度，通過壓力作用使非晶合金與銅同時發生塑性變形，去除連接表面氧化膜，使兩者新鮮表面緊密接觸，同時通過保溫保壓促進連接界面擴散過程的進行，在避免非晶合金晶化的前提下制備出大尺寸的鐵基非晶-銅層狀復合材料。由于采取上述技術方案，本發明專利技術嚴格精確的控制工藝參數，獲的了連接性能良好、具有寬頻屏蔽性能的大尺寸的復合材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料制備領域，具體是一種Fe-Si-B非晶合金_銅層狀復合材料的制備方法。
技術介紹
金屬玻璃具有比常規晶態金屬更加優異的性能，如高強度、高韌性、良好的耐磨耐蝕性、優異的磁學性能等。自從19世紀60年代，加州理工大學的Duwez教授首次制備出非晶態Au-Si合金到現在，金屬玻璃一直是各國科學家研究的熱點領域。美國、日本等一些發達國家，投入了大量資金發展非晶合金在國防、航空航天方面的應用，例如美國用Zr基非晶制作的太陽風收集器，成功收集了高能太陽風離子，而非晶合金制備的穿甲彈穿甲能力也明顯高于傳統的鎢合金彈頭。鐵基非晶合金帶材是產業化生產的重要非晶材料，在節能變壓器推廣中占有重要地位，開發新一代非晶帶材高速連鑄工藝、非晶復合材料制備技術， 以及非晶合金變壓器制造工藝等已被列入我國“十二五”新材料重點產品目錄。非晶合金在航空、航天、軍事及民用領域具有非常廣泛的應用前景，但由于非晶合金的尺寸限制和較低的室溫塑性阻礙了非晶合金作為工程材料的廣泛應用。而借助于傳統金屬材料物理、力學性能和成熟的制備加工技術，制備出非晶-傳統金屬復合材料對于推廣非晶合金應用具有巨大的促進作用。非晶-傳統金屬復合材料的制備能夠降低非晶合金產品的制備成本，增加非晶合金的使用可靠性，同時使得非晶合金的優異性能得到有效發揮。Fe-Si-B非晶合金是目前少數已經商用的非晶合金成分之一，目前已經廣泛應用于變壓器等領域。由于Fe-Si-B非晶合金的非晶形成能力低，在制備Fe-Si-B非晶合金時需采用單輥甩帶的方法制備，該單輥甩帶的方法僅能制備非晶薄帶，而不能制備適用于結構功能一體化的大尺寸非晶合金。
技術實現思路
為克服現有技術中存在的不能制備適用于結構功能一體化的大尺寸非晶合金的不足，本專利技術提出了。本專利技術的Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料由一層Fe-Si-B非晶薄帶和兩層銅組成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄帶夾在所述的兩層銅之間。本專利技術所采用的Fe-Si-B非晶薄帶為國標1K101 ;所采用的銅為純銅棒或黃銅棒。本專利技術的制備過程包括以下步驟步驟1，表面處理^fFe-Si-B非晶和銅的連接表面打磨拋光，并用5%稀鹽酸去除銅表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分別超聲波清洗lmin，得到表面處理好的Fe-Si-B非晶和銅；步驟2，預壓；將表面處理好的Fe-Si-B非晶置于兩塊銅棒之間，形成了 Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料的試樣；將所述試樣放入真空擴散連接裝置中，并通過真空擴散連接裝置對試樣加壓進行預壓，所述的加壓壓力為5MPa ；步驟3，擴散連接；所述擴散連接的過程是對真空擴散連接裝置抽真空后，以10 30°C /min的升溫速率對位于真空擴散連接裝置中的試樣升溫至480 500°C并保溫；當試樣的溫度升至480 500°C時，對所述試樣加壓70 90MPa并保壓；保溫和保壓時間均為20 40min ;當保溫和保壓結束后，對試樣卸壓，同時試樣隨爐冷卻至室溫，取出試樣，得到Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料。本專利技術提出的由Fe-Si-B非晶薄帶和銅組成Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料，并采用擴散焊接的方法制備Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料的方法，有效地解決了非晶合金與銅異種金屬間的擴散連接成型問題。所述的擴散焊接方法能夠得到優于原有材料性能的連接界面，在航空航天領域應用前景廣泛。擴散連接技術和非晶合金的超塑成型技術結合，對于實現非晶合金和傳統金屬的連接和成型具有獨特優勢，同時擴散焊接工藝更容易突破連接界面的尺寸和形狀限制，拓寬非晶合金的應用范圍。 由于本專利技術采取的上述技術方案，使得本專利技術具有以下特點I)制備中采用真空氣氛，有利于避免連接過程中物質表面生成的致密的氧化膜對元素擴散的阻礙作用，獲得連接性能良好的材料。2)充分利用了真空擴散連接試驗機升溫速率快，溫控、壓力穩定誤差小的特點，嚴格精確的控制工藝參數，對工業生產有良好的指導意義。3) Fe-Si-B非晶合金具有優異的低頻磁屏蔽性能，Cu具有良好的高頻屏蔽效應，通過本專利技術實現二者的擴散連接，能夠制備出一種具有寬頻屏蔽性能的復合材料。4)本實驗采用擴散連接工藝，在非晶合金的過冷液相區溫度，通過壓力作用使非晶合金與銅同時發生塑性變形，去除連接表面氧化膜，使兩者新鮮表面緊密接觸，同時通過保溫保壓促進連接界面擴散過程的進行，在避免非晶合金晶化的前提下制備出大尺寸的鐵基非晶-銅層狀復合材料。附圖3和附圖4中所表現的Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料試樣界面連接狀況SEM形貌與TEM形貌證明本專利技術制備的Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料實現了良好的擴散連接，Fe-Si-B非晶-銅之間實現了原子級別的冶金結合。附圖說明圖IFe-Si-B非晶-銅層狀復合材料制備工藝流程圖。圖2Fe-Si_B非晶-銅層狀復合材料制備工藝下鐵基非晶的XRD圖譜。圖3Fe-Si_B非晶-銅層狀復合材料試樣界面連接狀況SEM形貌圖片。圖4Fe-Si_B非晶-銅層狀復合材料連接界面TEM形貌圖片。圖中I.非晶合金 2.銅具體實施例方式實施例一本實施例是一種Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料。所述的Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料由一層Fe-Si-B非晶薄帶和兩層銅組成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄帶夾在所述的兩層銅之間。本實施例所采用的Fe-Si-B非晶薄帶為國標1K101 ;所采用的銅為T2純銅棒。本實施例還提出了一種制備Fe-Si-B非晶合金_銅層狀復合材料的方法，包括以下步驟步驟1，表面處理^fFe-Si-B非晶和銅的待連接表面打磨拋光，并用5%稀鹽酸去除銅表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分別超聲波清洗lmin。步驟2，預壓。將處理好的Fe-Si-B非晶置于兩塊銅棒之間，形成了 Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料的試樣。將所述試樣放入真空擴散連接裝置中，并通過真空擴散連 接裝置對試樣加壓進行預壓，所述的加壓壓力為5MPa。步驟3，擴散連接。所述擴散連接通過真空擴散連接裝置實現，具體過程是對真空擴散連接裝置抽真空至O. 6X 10_2Pa后，以10°C /min的升溫速率對位于真空擴散連接裝置中的試樣升溫至480°C并保溫。當試樣的溫度升至480°C時，對所述試樣加壓90MPa并保壓；保溫和保壓時間均為40min。當保溫和保壓結束后，對試樣卸壓至2MPa，同時試樣隨爐冷卻至室溫，取出試樣，得到Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料。經對本實施例制備的Fe-Si-B非晶-銅層狀復合材料連接界面觀察，試樣連接良好，連接界面平直無缺陷。實施例二本實施例是一種Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料。所述的Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復合材料由一層Fe-Si-B非晶薄帶和兩層銅組成，并且所述的Fe-Si-B非晶薄帶夾在所述的兩層銅之間。本實施例所采用的Fe-Si-B非晶薄帶為國標1K101 ;所采用的銅為T2純銅棒。本實施例還提出了一種制備Fe-Si-B非晶合金_銅層狀復合材料的方法，包括以下步驟步驟1，表面處理；將Fe-Si-B非晶和銅的待連接表面打磨拋光，并用5%稀鹽酸去除銅表面氧化物后，在乙醇中和丙酮中分別超聲波清洗lmin。步驟2，預壓。將處理好的Fe-Si-B非晶置于兩塊銅棒之本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種Fe？Si？B非晶合金？銅層狀復合材料，其特征在于，所述的Fe？Si？B非晶合金？銅層狀復合材料由一層Fe？Si？B非晶薄帶和兩層銅組成，并且所述的Fe？Si？B非晶薄帶夾在所述的兩層銅之間。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：寇宏超，李金山，王軍，胡銳，常輝，薛祥義，鐘宏，張鐵邦，唐斌，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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