玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料及其设备制作方法与设计方案

本技术提供了一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于，包括铜基粉末和改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维经过氧化铝包覆改性的玄武岩纤维，所述粉末冶金材料还包括金属氧化物或金属活性元素。通过玄武岩纤维表面的改性实现了改变玄武岩纤维和金属基体界面反应体系改善界面结合情况，改善了复合材料的脆性，提高铜基材料的力学性能。

权利要求书

1.一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于，包括铜基粉末和改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维经过氧化铝包覆改性的玄武岩纤维。

2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述粉末冶金材料还包括金属氧化物或金属活性元素。

3.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述金属氧化物为氧化铜。

4.根据权利要求3所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述金属活性元素为Ti。

5.如权利要求1-4所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

玄武岩纤维除杂：将玄武岩纤维进行热处理，然后置于去离子水中搅拌分散至玄武岩纤维呈单丝分散，烘干备用；

玄武岩纤维的包覆改性：将步骤（1）处理后玄武岩纤维溶与DMF中，加入异丙醇铝，搅拌静置老化，过滤干燥后进行热处理，得到氧化铝包覆改性的玄武岩纤维；

铜基粉末冶金材料：将步骤（2）制备的氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜或钛，再经过采用冷压烧结工艺制备玄武岩纤维增强铜基复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜的制备工艺为将氧化铝包覆改性的玄武岩纤维加入至含有氧化铜的分散液中，超声振荡，过滤后烘干烧结。

7.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上Ti的制备工艺为将碘、钛粉和氧化铝包覆改性的玄武岩纤维，置于反应容器中，抽真空并通入 Ar气，以5℃/min的升温速率升温至1150℃，然后保温60min，之后随炉冷至室温。

8.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷压烧结的压制压力为400-500MPa，保压时间为3-4min，真空烧结温度为800-1000℃，保温时间为3-4h。

技术说明书

一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料及其制备方法

技术领域

本技术涉及粉末冶金材料，具体涉及一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料及其制备方法。

背景技术

铜基粉末冶金摩擦材料是以铜或铜合金为基体，A12O3等陶瓷相为摩擦组元，石墨、铅等固体润滑剂为润滑组元，经混粉、压制、加压烧结制成的粉末冶金复合材料。由于铜基粉末冶金摩擦材料具有高强度、适宜的摩擦系数、良好的耐磨性、抗粘接性和导热性，并在温差较大、潮湿、干燥等恶劣环境下仍能保证良好的摩擦系数及稳定性，在摩擦离合器件及制动器上得到广泛应用。

玄武岩纤维(basalt fiber，简称BF)是将熔融的玄武岩高速拉制而成的一种高性能无机纤维，与碳纤维、超聚乙烯纤维和芳纶等其它高科技纤维相比，BF具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等优点。另外，BF的原料来源充足且价格低，是BF研究和利用的重要优势之一。以BF为增强体的复合材料已在多个领域展开研究和应用，如：防火隔热、基础建设、环境防护、结构材料和国防军工等方面，BF被誉为21世纪可持续发展的新型绿色无机非金属材料。

玄武岩纤维增强金属基复合材料是两种性质完全不同的材料复合而成的新材料，因此必须力求获得良好和稳定的界面。为了提高液体金属对纤维的浸润和提高界面的稳定性，主要的做法有三个：一是在基体中添加合金元素；二是对纤维进行表面改性处理；三是在纤维表面涂覆一层极薄的中间层。目前用于金属基复合材料的加强纤维，主要采用第二个方法。目前玄武岩纤维增强金属基复合材料的研究主要集中在进一步的简化生产工艺，降低成本上，对该类材料的理论研究也有待于大量进行。

技术内容

要解决的技术问题：本技术的目的是提供一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，玄武岩纤维作为增强体，是一种无机非金属材料，与铜基体的润湿性较差，则必然导致复合材料性能的急剧下降，甚至无法复合成为一个整体。为了制得性能优异的复合材料，须对增强材料的表面进行表面物理或化学方法的改性处理，改变其表面形态、晶态、表面能、极性、表面化学组成以及除去表面弱边界层，调整到与基体的表面性能相匹配和适应，以提高二

者的相容性，润湿性，反应性以及粘结性能。

技术方案：一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，包括铜基粉末和改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维经过氧化铝包覆改性的玄武岩纤维。

进一步的，所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，所述粉末冶金材料还包括金属氧化物或金属活性元素。

进一步的，所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，所述金属氧化物为氧化铜。

进一步的，所述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料，其特征在于：所述金属活性元素为Ti。

上述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）玄武岩纤维除杂：将玄武岩纤维进行热处理，然后置于去离子水中搅拌分散至玄武岩纤维呈单丝分散，烘干备用；

（2）玄武岩纤维的包覆改性：将步骤（1）处理后玄武岩纤维溶与DMF中，加入异丙醇铝，搅拌静置老化，过滤干燥后进行热处理，得到氧化铝包覆改性的玄武岩纤维；

（3）铜基粉末冶金材料：将步骤（2）制备的氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜或钛，再经过采用冷压烧结工艺制备玄武岩纤维增强铜基复合材料。

上述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上氧化铜的制备工艺为将氧化铝包覆改性的玄武岩纤维加入至含有氧化铜的分散液中，超声振荡，过滤后烘干烧结。

上述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，所述氧化铝包覆改性的玄武岩纤维表面再附着上Ti的制备工艺为将碘、钛粉和氧化铝包覆改性的玄武岩纤维，置于反应容器中，抽真空并通入 Ar气，以5℃/min的升温速率升温至1150℃，然后保温60min，之后随炉冷至室温。

上述的一种玄武岩纤维增强铜基粉末冶金材料的制备方法，所述步骤（3）中冷压烧结的压制压力为400-500MPa，保压时间为3-4min，真空烧结温度为800-1000℃，保温时间为3-4h。