本发明属于铜基复合材料领域，具体涉及到一种高熵合金增强铜基复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、作为一种高性能的金属基复合材料，颗粒增强铜基复合材料在航空航天、汽车工业、能源及电子器件等领域广泛应用。传统铜合金由于其强度、硬度的提升往往伴随着导电和导热性能的降低，而铜基复合材料的性能主要取决于铜基体和增强体的性能以及基体和增强体之间的结合特性，能够弥补铜合金在一些性能方面的不足。颗粒增强铜基复合材料相比与传统铜合金具有更好的力学性能和物理性能等优点。颗粒增强铜基复合材料目前常见的颗粒增强相包括陶瓷颗粒、金属玻璃、金属间化合物颗粒、非晶合金颗粒等。传统的增强相与金属基体之间不可避免地存在一些局限性，如润湿性差、界面结合不良等导致复合材料的性能提升受限。高熵合金由于其表现出与传统合金不同的优异性能，如独特的强度和延展性、高硬度、耐高温、耐腐蚀等，且高熵合金天然的金属性使其与金属基体间具有良好的相容性。但并非所有高熵合金均能提升铜基复合材料的综合性能，如西安工业大学魏婷的硕士学位论文《高熵合金增强cu基复合材料的研究》中公开了通过粉末冶金法制备以bcc结构的alfecrconi高熵合金强化铜基复合材料，但最终获得的复合材料致密度普遍偏低，高熵合金含量10％时致密度达最大值89.1％，但随着高熵合金掺量的进一步增加，致密度呈降低趋势；再者，bcc结构的alfecrconi高熵合金强化铜基会使塑性急剧降低，严重影响复合材料的加工与应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明通过球磨混粉和放电等离子烧结，提供一种高强高导热高熵合金颗粒增强铜基复合材料及其制备方法。
2、为了实现本发明目的，所采用的技术方案如下：
3、本发明首先提供一种高熵合金颗粒增强铜基复合材料，该高熵合金成分为fecocrni，为单一的fcc结构高熵合金，原子占比为：fe25％，co25％，cr25％，ni25％；复合材料中高熵合金含量为5wt.％～20wt.％，余量为纯铜基体；
4、复合材料中，高熵合金颗粒弥散分布，且粒径为45～105μm；
5、所述复合材料的抗拉强度＞150mpa，断裂延伸率＞10.5％，导热系数＞105w·m-1·k-1，电导率＞11ms/m。
6、本发明还提供了上述高熵合金颗粒增强铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
7、称量粉末：选用商用纯铜基体粉末，粒径30～40μm；气雾化制备的fcc结构fecocrni高熵合金粉末，粒径45～105μm，fecocrni高熵合金粉末含量为复合粉末总质量的5％～20％；
8、球磨混粉：将fecocrni高熵合金粉末与纯铜基体粉末置于不锈钢球磨罐中，加入不锈钢球磨球，加入无水乙醇作为过程控制剂，抽真空、通入ar作为保护气体，使用高能行星球磨机进行球磨混粉；设置球料比为5～10:1，不锈钢球磨罐真空度低于0.1pa时充入氩气，设置球磨机转速240～300r/min，有效球磨时间6～10h；
9、复合粉末干燥：球磨后不锈钢球磨罐放真空，用无水乙醇冲刷罐壁残余复合粉体，将不锈钢球磨罐置于高温鼓风干燥箱内干燥，经筛粉得到复合粉末；
10、预压：称取一定量的复合粉末，放入四周垫有碳纸的热等静压石墨模具中，手动液压机进行预压成型；
11、烧结：复合粉末预压成型后连同石墨模具置于放电等离子烧结系统炉腔内，模具与上下电极之间垫有对称的石墨垫片，并在电极与石墨垫片间垫有碳纸，系统抽真空，控制烧结压力40～60mpa，烧结温度750℃～950℃，以每分钟50℃升温，保温时间6～10min，随炉冷却；
12、脱模：烧结程序终止，复合材料烧结成形，关闭电流电压，系统放真空，取出石墨模具，使用手动液压机进行脱模，用粗砂纸打磨复合材料表面碳纸残留，即得到高熵合金颗粒增强铜基复合材料。
13、上述制备方法中本发明以质量含量为含量为5wt.％～20wt.％单相fcc结构的fecocrni高熵合金颗粒增强铜基体，同时结合物料粒径、球磨混粉工艺，并协同放电等离子烧结工艺的升温速度更快且样品受热温度更均匀的优势，制备得到的fecocrni高熵合金颗粒增强铜基复合材料致密度和机械性能更高、杂质和缺陷更少，且工艺参数可控性更强，最终复合材料兼具优良的强塑性、导热性能及较高的导电能力(抗拉强度＞150mpa，断裂延伸率＞10.5％，导热系数＞105w·m-1·k-1，电导率＞11ms/m，致密度＞95％)，有望应用于各种电子设备和电力系统的连接器、电气开关、变压器绕组等等相关领域。
14、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，fecocrni高熵合金粉末占复合粉末总质量的5％～10％，烧结温度为950℃。更进一步优选fecocrni高熵合金粉末占复合粉末总质量的10％。
15、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：复合粉末经球磨后置于高温鼓风干燥箱中，设定温度50℃，干燥过程持续8～12h。
16、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：粉末预压压力范围为5～10pa，保持时间为10～15min。
17、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述高熵合金颗粒增强铜基复合材料的致密度＞98％，抗拉强度＞150mpa,断裂延伸率＞11％，导热系数＞110w·m-1·k-1，电导率＞13ms/m。
18、与现有技术相比，本发明还取得了如下技术优势：
19、(1)本发明选用了单相fcc结构的fecocrni高熵合金颗粒，天然的金属性使其与铜基体具有良好的结合，形成界面扩散层。
20、(2)本发明采用球磨法和放电等离子烧结法相结合的方式，制备方式简单，制备成本低廉，原料利用率高，样品形状多样，适用于大规模工业化生产。
21、本发明制备出了一种新型金属基复合材料，为开发强塑性匹配，且保持良好物理性能的金属基复合材料提供新思路。
1.一种高熵合金颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高熵合金颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述fecocrni高熵合金粉末占复合粉末总质量的5％～10％，烧结温度为950℃。
3.如权利要求1所述的高熵合金颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述fecocrni高熵合金粉末占复合粉末总质量的10％，烧结温度为950℃。
4.如权利要求1所述的高熵合金颗粒增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：复合粉末经球磨后置于高温鼓风干燥箱中，设定温度50℃，干燥过程持续8～12h。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：粉末预压压力范围为5～10pa，保持时间为10～15min。
6.一种高熵合金颗粒增强铜基复合材料，其特征在于：根据权利要求1至5中任意一所述方法制备，所述复合材料中，高熵合金颗粒弥散分布且粒径为45～105μm。
7.根据权利要求6所述的高熵合金颗粒增强铜基复合材料，其特征在于：所述复合材料的抗拉强度＞150mpa，断裂延伸率＞10.5％，导热系数＞105w·m-1·k-1，电导率＞11ms/m，致密度＞95％。
8.根据权利要求6所述的高熵合金颗粒增强铜基复合材料，其特征在于：所述复合材料的抗拉强度＞150mpa，断裂延伸率＞11％，导热系数＞110w·m-1·k-1，电导率＞13ms/m，致密度＞98％。
