【摘要】本文主要分析了微米石墨颗粒完善铜基复合材料制备工艺，阐述了在当前形势下，提高石墨完善铜基复合材料制备工艺的重要性，针对目前制备石墨颗粒增强铜基复合材料中遇到的问题进行研究。笔者通过研究，总结和归纳自身多年工作经验，提出一些加强铜基复合材料制备工艺的对策。希望通过本文的分析能帮助相关机械制造单位提高铜基复合材料制备工艺的水平和质量，能更好地应对工作中存在的问题。
【关键词】石墨；铜基复合材料；工艺
铜基复合材料制备是一项十分复杂且重要的工作，制备工艺包括很多方面，而微米石墨颗粒作为完善铜基复合材料制备工艺中最重要的制备方法，其制备工艺水平和质量将直接影响着整个铜基复合材料的质量。因此，探讨、分析微米石墨颗粒完善铜基复合材料制备工艺具有重要的作用和意义，只有相关工作人员重视工作、研究工作中微米石墨颗粒的应用，最终，才能提高整个铜基复合材料制备工艺的水平和质量。
一、石墨/铜基复合材料混料工艺研究
石墨在集体中的均匀分散是影响石墨完善铜基复合材料的关键技术之一，石墨在铜基体中的均匀性分散主要取决于不同的混料工艺，而不同的混料工艺同样也是影响最后成品质量和性能的主要影响因素之一，因此，我们需要了解混料工艺对石墨分散性的影响。混合料工艺对石墨分散均匀性的影响，主要包含三个方面：操作条件、混料机的结构形式以及料粉的物理性质。在混料过程中，一个重要的工艺参数就是球料比，球料比过小就会降低混料效率，还会对石墨的均匀分布造成影响；如果球料比过大就会增加粉末的磨损以及杂质。所以，针对以上问题，我们应该将混料比控制在2：1，只有这样才能提高石墨的分散均匀性，由此可见，一定程度上增大球料比对石墨的分散效果比较好。
从混料时间的影响上，由于铜粉具有较好的塑性，因此，在遭受碰撞或是压缩后会产生变形。通常情况下，混合效果取决于混料时间的长短，但是粉体间存在较多的差异，其分散的效果并不会持续提高，同时，如果时间过长会导致颗粒温度升高，从而加剧粉末的氧化速度。所以在理论上应该存在最佳时间段，在保证石墨能够均匀分散的前提下，降低杂质的生成量，经过相关分析后，得出的时间为四个小时。
二、混料机制探讨
混料机中的料粉一般有三种混合方式：对流混合、扩散混合以及剪切混合。对流混合主要是指在外力的作用下，料粉会产生一种类似流体的扰动，颗粒的位置会产生相对移动，因此在球磨罐中颗粒随着位置的变动产生整体混合。扩散混合主要是指在不断展现的新生料面上将分散的颗粒散布在其表面，并且颗粒会在其表面做小幅度的移动，因此，会均匀分散在新生料面上。剪切混合主要是指颗粒会在物料团块的内部进行相互滑动，从而引起局部混乱。这三种混合机制不存在绝对的分离，几乎所有的混料机都是又上述机制中某一种占据主导地位兼具剩下两种作用混合。颗粒间的混合常见的有两种：一种是“软颗粒”型，其碰撞大部分都是带有粘附或是接触的；另一种“硬颗粒”型，主要是指颗粒间的碰撞属于两两相碰。而对于石墨和铜粉的混料，因石墨其本身具有一定的特殊性，属于软质相，彼此粘黏性强，所以石墨和铜粉很难实现混料的均匀性。冷焊、剪切以及破碎是石墨和铜粉的混料机制主要的三种方式，同时也是混料机制三个发展阶段。第一阶段是破碎阶段，该阶段主要是指石墨在球体碰撞后产生破碎，并且铜颗粒在碰撞的过程中会产生塑形变形；第二阶段主要是指剪切阶段，石墨在球体的带动下会被不断的切割，从而大量分散在铜颗粒的表面；第三阶段主要是指冷焊阶段，该阶段主要是石墨随着混料的不断进行而出现在铜颗粒之间。
三、冷压工艺
冷压工艺主要是将铜粉与镀铜石墨进行混合，同时还要考虑成品完成之后的作用，例如，轴承、衬套等，因此，还要控制添加在内的石墨含量。冷压模具采用双向压的方式，当满足复合材料密度的70%～80%时，就可以将压力去除。除此之外，还要考虑烧结后方便退模，模具内在放入料粉前应该在其内壁上涂一层氮化硼。
四、真空热压制备工艺
烧结是一种热处理工艺，主要是将已经成型的粉末坯块达到致密化和强化的目的。一般坯块在经过一系列的压制或是通过其他常温成型的方法后，其机械性能以及理化性能不能达到实际的应用要求，只有在经过一定的温度或是其他方式处理后产生相应的化学反应和物理反应，从而使坯块内的颗粒能够紧紧的结合在一起，进一步促进复合材料机械性能以及物理性能的提高。
在实际的应用中，我们可以将经过冷压处理后的复合材料以及其冷压模具同时放入真空热压炉中进行烧结。混合料粉表面吸附着较多的氧气和水蒸气，通过真空热压烧结可以有效降低其表面的水分并且还可以有效避免基体氧化，除此之外，真空热压烧结还能够增加各个元素粉末之间的扩散，在很大程度上可以提高复合材料的致密度。笔者主要针对锡青铜粉末作为基体材料进行研究，锡青铜粉末在合金化的过程中需要一定的时间，主要是为了方便各粉末之间通过互相扩散而完成合金固溶的目的。铜锡合金中由于锡含量的差异导致其在固相和液相之间的转化温度产生一定的影响。铜锡合金的熔点基本上是在810℃到890℃，通过研相应的研究材料我们可以看出，在高温烧结下，温度越高复合材料块体烧结的致密度和界面结合强度就越高。
真空热压烧结法制备出的复合材料致密度与传统的真空烧结相比，其各个方面的性能都比较高。主要是因为在采用真空热压烧结时，复合材料的粉末从固相转为液相时，会对其进行反复的压制，每次都将其压制在相应的要求内，因此，通过真空热压烧结可以让复合材料的致密度以及更方面的性能都有明显的提高。而传统真空烧结法，由于在冷压的过程中，将复合材料冷却压制到要求的范围内，然后在通过一段时间的保压。但是在退出压力时，冷去模具中的压轴会被顶出一小段距离，因此，通过该种方法烧结之后的块体与实际需求存在一定差距，并且致密度与真空热压烧结相比，要明显低于。
结束语
综上所述，本文主要分析了微米石墨颗粒完善铜基复合材料制备工艺，工程领域中新型材料已经取得了很大的发展，并且这些材料在一定程度上已经能够满足所有的工程应用需求。铜作为一种金属材料，不仅具有良好的延展性、抗腐蚀性、导电性以及导热性，而且还广泛的应用于航天、电子以及机械上。采用石墨颗粒完善铜基复合材料可以使复合材料，不仅具有较高的耐磨性，而且还成本较低、工艺简单。笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为提高我国微米石墨颗粒在铜基复合材料制备工艺的应用做出重要的贡献。
参考文献
[1]姚远.微米石墨颗粒增强铜基复合材料制备工艺[D].沈阳大学，2013.
[2]苏青青，李微微，刘磊等.碳纤维增强铜基复合材料的最新研究进展和应用[J].材料导报，2010，05：76-79.
[3]刘志伟.低熔体温度下高强超声辅助原位颗粒增强Al基复合材料的制备研究[D].上海交通大学，2012.
[4]吴哲，杨春梅，张杨等.钨纤维增强铜基复合材料构造木基防弹板的机理研究[J].安徽农业科学，2013，28：11407-11409+11508.
[5]陈素玲，孙学杰.金属基复合材料的分类及制造技术研究进展[J].电焊机，2011，07：90-94.
[6]何建军.铜基MoSi_2/Cu复合材料弥散强化合金的制备工艺研究[D].兰州理工大学，2014.
[7]李雪飞.铜基石墨复合材料制备及其载流摩擦磨损性能研究[D].河南科技大学，2012.
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