权利要求
1.一种航用
铜基静盘材料，其特征在于，所述航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯
电解铜55%-65%、
铝青
铜合金10%-15%、纳米
镍粉4%-8%、铬钼合金2%-5%、纳米碳化硅颗粒2%-6%、连续
碳纤维束1.5%-4%、六方氮化硼纳米片1%-3%、碳化钨颗粒0.5%-2%、多层
石墨烯0.5%-2%、钼酸钠0.3%-1.5%、偶联剂0.5-1.5%、纳米润滑剂0.2%-1%和抗氧化剂0.1%-0.8%。
2.根据权利要求1所述的航用铜基静盘材料，其特征在于，所述偶联剂包括
硅烷偶联剂0.3%-0.9%和钛酸酯偶联剂0.2%-0.6%。
3.根据权利要求1所述的航用铜基静盘材料，其特征在于，所述纳米润滑剂包括纳米二硫化钼0.1%-0.5%和纳米硼酸
锌0.1%-0.5%。
4.根据权利要求1所述的航用铜基静盘材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂0.05%-0.4%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.05%-0.4%。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1：对高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒进行预处理;
S2：将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理;
S3：将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理;
S4：将成型后的坯体放入真空烧结炉中采用分段升温方式进行烧结处理，然后进行热挤压处理;
S5：对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工和表面处理。
6.根据权利要求5所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
S11：将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1300-1500℃，熔炼时间为3-5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后对熔炼后的合金依次进行冷却、热轧、退火和破碎处理;
S12：将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为2-4g/L，pH值为8-9，在室温下搅拌反应24-48小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在80-100℃下干燥4-6小时;
S13：将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1-2小时，功率为500-1000W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃，处理后的连续碳纤维束在100-120℃下干燥3-5小时;
S14：将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/L，在80-100℃下搅拌反应2-4小时，然后用去离子水冲洗至中性，在100-120℃下干燥4-6小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃;
S15：对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为
氧化锆球，球料比为(8-12):1，球磨时间为15-20小时，球磨后的碳化钨颗粒在80-100℃下干燥4-6小时。
7.根据权利要求5所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，高能球磨机的球磨处理的转速为300-500r/min，球磨时间为6-10小时，在球磨过程中，加入分散剂，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为80-100℃，时间为4-6小时。
8.根据权利要求5所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，热等静压的温度为800-1000℃，压力为150-200MPa，保压时间为2-4小时。
9.根据权利要求5所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，真空烧结炉先以5-10℃/分钟的速率升温至600-800℃，保温1-2小时，再以3-5℃/分钟的速率升温至烧结温度1000-1200℃，保温3-4小时，真空烧结炉的真空度为1×10-4-1×10-3Pa，热挤压处理的温度为750-900℃，挤压比为(15-25):1。
10.根据权利要求5所述的航用铜基静盘材料的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，表面处理的方式为：在0.3-0.6MPa的压力下对表面进行
氧化铝喷砂处理，处理粒度为20-40目，然后喷涂耐磨涂层，厚度为0.05-0.2毫米，然后进行氮离子注入，注入氮离子能量为50-100keV，剂量为
。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及航用静盘材料技术领域，具体涉及一种航用铜基静盘材料及其制备方法。
背景技术
[0002]在航空航天领域，刹车系统是保障飞行器安全起降与运行的关键子系统之一，而静盘作为刹车系统的核心部件，其性能优劣直接关系到整个飞行任务的安全性与可靠性，随着航空航天技术的持续进步，飞行器的速度不断提高、载重不断增加以及对制动性能的要求愈发严格，这对静盘材料提出了极为严苛的挑战。
[0003]传统的静盘材料在应对现代航空航天飞行器的制动需求时逐渐显现出诸多局限性，例如，一些常用的金属静盘材料，如钢铁材质，虽然具备一定的强度和耐磨性，但密度较大，这不仅增加了飞行器的整体重量，不利于燃油经济性和有效载荷的提升，而且在高速制动过程中，其散热性能相对较差，容易因热量积聚导致静盘温度急剧上升，进而引发刹车失效的风险，另外，传统静盘材料的摩擦系数稳定性不足，在多次制动循环后，摩擦系数会发生明显变化，使得制动效果难以精确控制，对飞行安全构成潜在威胁。
[0004]具体而言，当航空航天飞行器刹车时，静盘所处的微观环境极为复杂且恶劣，在高速摩擦过程中，静盘表面的微观结构会发生剧烈变化，局部高温可使材料表面的原子发生扩散、迁移甚至熔化，导致材料表面的组织结构不均匀，影响其摩擦学性能和力学性能，同时，刹车过程中产生的巨大压力会使材料内部的微观缺陷(如孔隙、位错等)扩展和相互作用，加速材料的疲劳损伤和磨损，而且，航空航天飞行器运行的特殊环境，如在高空面临低温、低气压以及在机场跑道可能接触到各种化学污染物等，会使静盘材料在微观层面更容易受到侵蚀和破坏，例如，一些腐蚀性物质可能会渗透到材料的微观结构中，与材料的组成元素发生化学反应，削弱材料的强度和稳定性。
[0005]现有技术中，铜基材料因其具有相对较高的导热性和良好的加工性能而成为潜在的候选材料之一，然而，单纯的铜或普通铜合金在强度、硬度和高温耐磨性等方面仍无法满足航空航天静盘的严格要求，例如，其较低的硬度使得在高速高负荷制动时容易产生过度磨损，而在高温环境下其力学性能的快速衰减会导致静盘的变形和失效，因此，如何通过优化铜基材料的成分设计，从而在保持铜基材料固有优势的基础上，显著提升其强度、硬度、高温耐磨性、摩擦系数稳定性以及耐腐蚀性等综合性能，成为了航空航天静盘材料研究领域迫切需要攻克的关键技术难题。
[0006]鉴于此，本领域需要一种航用铜基静盘材料及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
[0007]为了解决上述技术问题，即解决现有的铜基静盘材料其综合性能较弱导致在航空刹车系统中应用受限的问题。
[0008]在一方面，本发明提供了一种航用铜基静盘材料，所述航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜55%-65%、铝青铜合金10%-15%、纳米镍粉4%-8%、铬钼合金2%-5%、纳米碳化硅颗粒2%-6%、连续碳纤维束1.5%-4%、六方氮化硼纳米片1%-3%、碳化钨颗粒0.5%-2%、多层石墨烯0.5%-2%、钼酸钠0.3%-1.5%、偶联剂0.5-1.5%、纳米润滑剂0.2%-1%和抗氧化剂0.1%-0.8%。
[0009]在某些优选的实施方式中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂0.3%-0.9%和钛酸酯偶联剂0.2%-0.6%。
[0010]在某些优选的实施方式中，所述纳米润滑剂包括纳米二硫化钼0.1%-0.5%和纳米硼酸锌0.1%-0.5%。
[0011]在某些优选的实施方式中，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂0.05%-0.4%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.05%-0.4%。
[0012]本发明的航用铜基静盘材料具有以下有益效果：
本发明的航用铜基静盘材料具备优异的综合性能，具体地，超高纯电解铜赋予良好导电性、导热性与延展性，铝青铜合金经特殊处理提升强度、硬度、耐磨性与耐腐蚀性，纳米镍粉增强强度与耐腐蚀性，铬钼合金提高高温强度与抗氧化性能，共同构建了出色的综合力学性能，使其能在航空航天刹车盘制动的严苛受力与环境条件下，有效抵抗磨损、变形与高温损伤，保障结构完整性与使用寿命，纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片、碳化钨颗粒分别以其独特性能提升材料硬度、耐磨性、摩擦学特性与结构稳定性，多层石墨烯与钼酸钠协同发挥润滑和抗磨损作用，确保在不同工况下稳定可靠的摩擦学特性，维持制动效果一致性，多功能偶联剂增强成分结合力与材料稳定性，纳米润滑剂助力加工并辅助使用过程中的性能，抗氧化剂复合物延缓氧化老化，共同保障材料良好的加工性能与长期使用的稳定性与可靠性，满足航空航天领域对刹车盘材料的高标准要求。
[0013]在另一方面，本发明还提供了一种上述所述的航用铜基静盘材料的制备方法，所述制备方法包括：
S1：对高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒进行预处理;
S2：将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理;
S3：将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理;
S4：将成型后的坯体放入真空烧结炉中采用分段升温方式进行烧结处理，然后进行热挤压处理;
S5：对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工和表面处理。
[0014]在某些优选的实施方式中，步骤S1具体包括：
S11：将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1300-1500℃，熔炼时间为3-5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后对熔炼后的合金依次进行冷却、热轧、退火和破碎处理;
S12：将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为2-4g/L，pH值为8-9，在室温下搅拌反应24-48小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在80-100℃下干燥4-6小时;
S13：将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1-2小时，功率为500-1000W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃，处理后的连续碳纤维束在100-120℃下干燥3-5小时;
S14：将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/L，在80-100℃下搅拌反应2-4小时，然后用去离子水冲洗至中性，在100-120℃下干燥4-6小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃;
S15：对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为(8-12):1，球磨时间为15-20小时，球磨后的碳化钨颗粒在80-100℃下干燥4-6小时。
[0015]在某些优选的实施方式中，在步骤S2中，高能球磨机的球磨处理的转速为300-500r/min，球磨时间为6-10小时，在球磨过程中，加入分散剂，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为80-100℃，时间为4-6小时。
[0016]在某些优选的实施方式中，在步骤S3中，热等静压的温度为800-1000℃，压力为150-200MPa，保压时间为2-4小时。
[0017]在某些优选的实施方式中，在步骤S4中，真空烧结炉先以5-10℃/分钟的速率升温至600-800℃，保温1-2小时，再以3-5℃/分钟的速率升温至烧结温度1000-1200℃，保温3-4小时，真空烧结炉的真空度为1×10-4-1×10-3Pa，热挤压处理的温度为750-900℃，挤压比为(15-25):1。
[0018]在某些优选的实施方式中，在步骤S5中，表面处理的方式为：在0.3-0.6MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为20-40目，然后喷涂耐磨涂层，厚度为0.05-0.2毫米，然后进行氮离子注入，注入氮离子能量为50-100keV，剂量为
。
[0019]本发明的航用铜基静盘材料的制备方法具有以下有益效果：
本发明的航用铜基静盘材料的制备方法在原材料预处理阶段，对各类金属成分的真空感应熔炼及后续处理确保了成分均匀性、细化晶粒并优化组织结构，提升材料强度与加工性能;对强化相的针对性表面处理则有效提高其与铜基合金的结合力与相容性，促进其均匀分散以充分发挥增强作用，粉末混合环节通过特定参数的高能球磨与分散剂添加实现各成分充分均匀混合，为高质量材料制备奠定基础，热等静压成型工艺使粉末致密化，消除缺陷并显著提高材料密度与力学性能，满足刹车盘高强度与高可靠性需求，烧结过程在适宜的真空环境与合理的工艺控制下使材料进一步致密化并稳定组织结构，热挤压处理则进一步改善内部结构、提升特定方向力学性能，机械加工采用特殊方法避免对材料性能产生不良影响，确保达到精确尺寸与精度要求，而表面处理措施极大地增强了刹车盘表面质量、耐磨性、抗腐蚀能力，有效延长使用寿命，保障航空航天飞行器刹车系统高效、稳定运行。
附图说明
[0020]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明的航用铜基静盘材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0021]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]基于背景技术指出的现有的铜基静盘材料其综合性能较弱导致在航空刹车系统中应用受限的问题，本发明提供了一种航用铜基静盘材料及其制备方法，旨在显著提升航用铜基静盘材料的强度、硬度、高温耐磨性、摩擦系数稳定性以及耐腐蚀性等综合性能，满足航空刹车系统的要求，尤其适用于复杂工况下的应用。
[0023]本发明的航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜55%-65%、铝青铜合金10%-15%、纳米镍粉4%-8%、铬钼合金2%-5%、纳米碳化硅颗粒2%-6%、连续碳纤维束1.5%-4%、六方氮化硼纳米片1%-3%、碳化钨颗粒0.5%-2%、多层石墨烯0.5%-2%、钼酸钠0.3%-1.5%、偶联剂0.5-1.5%、纳米润滑剂0.2%-1%和抗氧化剂0.1%-0.8%。
[0024]在上述中，高纯电解铜的纯度为大于或等于99%，更进一步优选采用超高纯电解铜，纯度达到99.9%。
[0025]在一些优选的实施方式中，偶联剂包括硅烷偶联剂0.3%-0.9%和钛酸酯偶联剂0.2%-0.6%，纳米润滑剂包括纳米二硫化钼0.1%-0.5%和纳米硼酸锌0.1%-0.5%，抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂0.05%-0.4%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.05%-0.4%。进一步优选地，受阻酚类抗氧化剂可以采用抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，在航用铜基静盘材料中，由于材料会在高温、高应力等复杂环境下工作，容易产生自由基引发氧化反应，抗氧剂1010可以有效延缓材料的氧化过程，它通过自身的酚羟基与自由基反应，生成稳定的化合物，从而中断氧化反应，保护材料的性能，亚磷酸酯类抗氧化剂可以采用亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯主要起到分解氢过氧化物的作用，与主抗氧化剂协同工作，在氧化过程中，材料中会产生氢过氧化物，亚磷酸酯类抗氧化剂能够将其分解为无害的醇、酮等化合物，从而减少氢过氧化物引发进一步氧化反应的可能性，与受阻酚类抗氧化剂配合使用，可以大大提高材料的抗氧化性能，延长静盘材料的使用寿命，当然，上述示例的抗氧化剂组合及其比例配置并不是限制性的，还可以选用其他类型和/或配比的抗氧化剂。
[0026]本发明的航用铜基静盘材料在基体强化方面，高纯电解铜提供良好的导电性、导热性与基础延展性，铝青铜合金经特殊处理后提升的强度、硬度、耐磨性与耐腐蚀性与之协同，共同构建坚实的基体框架，纳米镍粉进一步融入强化整体强度与耐腐蚀性，铬钼合金则着重增强高温强度与抗氧化性能，使材料在航空航天刹车盘面临的复杂受力与高温环境下，能有效维持结构稳定，抵御磨损、变形与氧化损伤，极大地延长使用寿命;对于摩擦性能优化，纳米碳化硅颗粒以其纳米尺寸均匀分散特性显著提高材料硬度与耐磨性，连续碳纤维束凭借高强度和韧性在摩擦过程中稳定材料结构并增强力学性能，六方氮化硼纳米片的润滑性与耐高温性有效降低摩擦系数与减少磨损，碳化钨颗粒的高硬度提供额外耐磨保障，多层石墨烯的自润滑性能和钼酸钠在高温下形成的氧化物润滑作用相互配合，在不同工况下均能确保稳定且可靠的摩擦学特性，维持制动效果的一致性与精准性，减少制动过程中的能量损耗与部件磨损;在界面结合与稳定性提升上，硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂协同作用，硅烷偶联剂可有效处理铜基合金与部分强化相之间的界面结合，钛酸酯偶联剂侧重于改善特定颗粒与铜基合金的相容性，二者共同增强各成分之间的结合力，促进不同相在基体中的均匀分散，防止成分分离，提高材料整体均匀性与稳定性，保障材料性能的可靠性与一致性，同时有利于材料的加工成型，减少加工缺陷;从润滑与抗磨协同角度，纳米二硫化钼依靠层状结构的滑动机制发挥润滑作用，纳米硼酸锌在高温下形成玻璃态覆盖层起到隔离润滑与防氧化作用，二者在不同温度阶段和摩擦过程中相互补充，在初始摩擦时纳米二硫化钼快速减摩，温度升高后纳米硼酸锌的覆盖层持续发挥作用，共同降低摩擦系数、减少磨损，有效保护静盘材料表面，适应航空航天刹车盘复杂多变的工作环境;此外，受阻酚类抗氧化剂在氧化链式反应传播阶段通过酚羟基捕获自由基来终止反应，亚磷酸酯类抗氧化剂在氧化反应引发阶段分解氢过氧化物以切断源头，二者协同从不同阶段抑制氧化反应发生发展，大大提高材料抗氧化性能，延缓材料在航空航天特殊环境中的氧化老化过程，确保刹车盘长期使用过程中性能稳定，减少因氧化导致的故障风险，提高整个刹车系统的可靠性与安全性。
[0027]进一步优选地，本发明的航用铜基静盘材料还包括质量百分比为0.1%-0.5%的
稀土元素钇，在铜基合金的凝固过程中，钇元素可以作为异质形核的核心，有效细化晶粒，这与基体中的高纯电解铜和铝青铜合金等成分协同作用，能够进一步提高材料的强度和硬度，例如，在凝固初期，钇原子会在液态合金中聚集，形成大量的晶核，这些晶核在生长过程中会抑制周围晶粒的长大，从而使整个合金的晶粒尺寸变小，小晶粒的晶界面积增大，阻碍位错运动，进而增强材料的力学性能，与纳米镍粉、铬钼合金等强化成分共同提升材料在高应力制动环境下的承载能力，钇还能够与氧气反应生成稳定的氧化物，这些氧化物可以在材料表面形成一层保护膜，在高温制动过程中，这层保护膜与抗氧化剂(受阻酚类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂)协同作用，阻止氧气进一步向材料内部扩散，提高材料的抗氧化性能，同时，钇元素还可以提高材料的热稳定性，减少高温下材料的软化和变形，当与六方氮化硼纳米片、碳化钨颗粒等高温性能良好的成分共同作用时，能够更好地维持材料在高温制动环境下的尺寸稳定性和摩擦学性能，从晶面结合角度，钇元素可以改善强化相与铜基合金基体之间的界面结合，它可以在界面处形成化学键或者偏聚，增强界面的结合强度，与硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂协同，进一步提高材料的整体均匀性和稳定性，防止强化相在受力过程中从基体中脱落，保证材料在摩擦过程中的结构完整性。
[0028]如图1所示，本发明的航用铜基静盘材料的制备方法包括：
S1：对高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒进行预处理;
优选地，上述步骤S1具体包括：
S11：将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1300-1500℃，熔炼时间为3-5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，确保成分均匀，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，这种快速冷却方式有助于细化晶粒，提高材料的强度和硬度等性能，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为850-1000℃，每道次压下率为30%-50%，在热轧过程中，铸锭的厚度逐次减小，这使得合金内部晶粒得到细化，组织结构得到改善，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为550-700℃，时间为3-5小时，通过退火消除热轧过程中产生的内应力，使材料的组织结构更加稳定，对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，使用颚式
破碎机将板材破碎成边长3-5厘米的小块，采用铣削方式进一步减小尺寸，铣削速度设置为100-200米/分钟，进给量为0.1-0.3毫米/转，将小块加工成粒径1-3毫米的颗粒，若颗粒均匀性不足或粒径不够细，可进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为(5-8):1，球磨时间为6-10小时，球磨转速为200-300转/分钟，通过球磨介质与合金颗粒之间的碰撞和摩擦，使合金颗粒逐渐细化至10-50微米;
S12：将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为2-4g/L，pH值为8-9，在室温下搅拌反应24-48小时，即采用多巴胺自聚合的方法在纳米碳化硅颗粒表面形成一层聚多巴胺涂层，提高其与铜基合金的结合力，多巴胺在碱性条件下自聚合形成的涂层具有良好的粘附性和活性基团，可增强纳米碳化硅与铜基合金之间的化学键合，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在80-100℃下干燥4-6小时;
S13：将连续碳纤维束进行等离子体处理，提高其表面活性，处理时间为1-2小时，功率为500-1000W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃，处理后的连续碳纤维束在100-120℃下干燥3-5小时，这两步处理能在连续碳纤维表面引入活性基团并改善其与铜基合金的相容性，使碳纤维更好地融入铜基合金体系，发挥其增强作用;
S14：将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/L，在80-100℃下搅拌反应2-4小时，然后用去离子水冲洗至中性，在100-120℃下干燥4-6小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为2-4小时，温度为60-80℃，六方氮化硼纳米片先进行氢氧化钠溶液中的羟基化处理，增加表面活性基团，再用硅烷偶联剂改性处理，提高与铜基合金的相容性，有利于其在合金中的均匀分散和与基体的良好结合;
S15：对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为(8-12):1，球磨时间为15-20小时，球磨后的碳化钨颗粒在80-100℃下干燥4-6小时，碳化钨颗粒球磨处理可细化颗粒尺寸，增加其比表面积，提高其在铜基合金中的分散性和活性，从而更好地发挥增强耐磨性能的作用。
[0029]S2：将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理;如果本发明的静盘材料的组分中包含稀土元素钇，也在这个步骤中加入;
优选地，在上述步骤S2中，高能球磨机的球磨处理的转速为300-500r/min，球磨时间为6-10小时，在球磨过程中，加入分散剂(如乙醇或丙酮)，防止粉末团聚，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为80-100℃，时间为4-6小时。
[0030]S3：将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理;
优选地，在上述步骤S3中，热等静压的温度为800-1000℃，压力为150-200MPa，保压时间为2-4小时，热等静压成型可以使材料的致密度达到99%以上。
[0031]S4：将成型后的坯体放入真空烧结炉中采用分段升温方式进行烧结处理，然后进行热挤压处理;
优选地，在上述步骤S4中，真空烧结炉先以5-10℃/分钟的速率升温至600-800℃，保温1-2小时，再以3-5℃/分钟的速率升温至烧结温度1000-1200℃，保温3-4小时，避免温度骤升导致材料开裂，真空烧结炉的真空度为1×10-4-1×10-3Pa，热挤压处理的温度为750-900℃，挤压比为(15-25):1，以进一步提高材料的致密度。
[0032]S5：对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工和表面处理;
优选地，在上述步骤S5中，机械加工可以采用数控加工中心进行车削、铣削、钻孔等加工操作，确保材料达到设计要求的尺寸和精度，在加工过程中，采用低温加工和微量切削的方式，避免产生过多的热量和应力，表面处理的方式为：在0.3-0.6MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为20-40目，然后喷涂耐磨涂层，如WC-Co陶瓷涂层，例如采用热喷涂工艺，如高速火焰喷涂(HVOF)，喷涂时，燃气流量控制在150-250升/分钟，氧气流量控制在400-600升/分钟，送粉速率为30-50克/分钟，使涂层均匀地沉积在静盘组件表面，涂层厚度控制在0.05-0.2毫米，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至1×10-4-1×10-3Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为50-100keV，剂量为，在注入过程中，控制离子束流密度为5-10μA/cm2，以确保离子均匀地注入到静盘表面一定深度，提高表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
[0033]在本发明的制备方法中，真空烧结使成型后的坯体进一步致密化并形成稳定的组织结构和相组成，而随后的热挤压处理则在此基础上进一步改善材料内部组织结构，烧结后的材料存在一些孔隙或晶粒结构不够理想的情况，热挤压过程中，在高温下材料具有较好的塑性变形能力，通过挤压，使材料沿挤压方向形成一定织构，晶粒进一步细化和取向排列，进一步提高材料的致密度和性能，提高强度和改善各向异性，这种协同作用使得材料能够更好地适应航空航天刹车盘在复杂受力和工况下的使用要求，提高其可靠性和耐久性。机械加工后的表面处理步骤对材料的表面微观结构有积极作用，喷砂处理使表面形成一定的粗糙度，增加了表面的活性位点和比表面积，在喷涂耐磨涂层时，涂层材料能够更好地附着在表面，并且涂层与基体之间形成良好的结合界面，WC-Co陶瓷涂层中的WC颗粒在表面形成致密的耐磨层，Co元素会在涂层与基体界面处起到一定的粘结和扩散作用，提高涂层的附着力，离子注入则在表面形成一定深度的离子注入层，改变了表面的原子结构和化学键合状态，使表面硬度提高，并且在微观层面上增强了对磨损和腐蚀的抵抗能力，这种表面微观结构的改善在航空航天刹车盘的制动过程中，能够减少摩擦系数的波动，降低磨损速率，提高材料的抗腐蚀性能，从而延长刹车盘的使用寿命并保障制动的稳定性和安全性。
[0034]下面结合多个实施例和对比例来进一步阐述本发明的技术方案。
[0035]实施例一
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜64%、铝青铜合金14%、纳米镍粉6%、铬钼合金3%、纳米碳化硅颗粒4%、连续碳纤维束2%、六方氮化硼纳米片2%、碳化钨颗粒1%、多层石墨烯1%、钼酸钠1%、硅烷偶联剂0.6%、钛酸酯偶联剂0.4%、纳米二硫化钼0.3%、纳米硼酸锌0.3%、受阻酚类抗氧化剂0.2%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0036]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1300℃，熔炼时间为3小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为850℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为550℃，时间为3小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为5:1，球磨时间为6小时，球磨转速为200转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为2g/L，pH值为8，在室温下搅拌反应24小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在80℃下干燥4小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1小时，功率为500W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为2小时，温度为60℃，处理后的连续碳纤维束在100℃下干燥3小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，在80℃下搅拌反应2小时，然后用去离子水冲洗至中性，在100℃下干燥4小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为2小时，温度为60℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为8:1，球磨时间为15小时，球磨后的碳化钨颗粒在80℃下干燥4小时。
[0037]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为300r/min，球磨时间为6小时，在球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为80℃，时间为4小时。
[0038]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为800℃，压力为150MPa，保压时间为2小时。
[0039]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以5℃/分钟的速率升温至600℃，保温1小时，再以3℃/分钟的速率升温至烧结温度1000℃，保温3小时，真空烧结炉的真空度为1×10-4Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为750℃，挤压比为15:1。
[0040]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.3MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在150升/分钟，氧气流量控制在400升/分钟，送粉速率为30克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至1×10-4Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为50keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为5μA/cm²。
[0041]实施例二
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜64%、铝青铜合金14%、纳米镍粉6%、铬钼合金3%、纳米碳化硅颗粒4%、连续碳纤维束2%、六方氮化硼纳米片2%、碳化钨颗粒1%、多层石墨烯1%、钼酸钠1%、硅烷偶联剂0.6%、钛酸酯偶联剂0.4%、纳米二硫化钼0.3%、纳米硼酸锌0.3%、受阻酚类抗氧化剂0.2%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0042]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时间为4小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为900℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为600℃，时间为4小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为6:1，球磨时间为8小时，球磨转速为250转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为3g/L，pH值为8.5，在室温下搅拌反应36小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在90℃下干燥5小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1.5小时，功率为800W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为3小时，温度为70℃，处理后的连续碳纤维束在110℃下干燥4小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1.5mol/L，在90℃下搅拌反应3小时，然后用去离子水冲洗至中性，在110℃下干燥5小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为3小时，温度为70℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为10:1，球磨时间为18小时，球磨后的碳化钨颗粒在90℃下干燥5小时。
[0043]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为400r/min，球磨时间为8小时，在球球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为90℃，时间为5小时。
[0044]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为900℃，压力为180MPa，保压时间为3小时。
[0045]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以8℃/分钟的速率升温至700℃，保温1.5小时，再以4℃/分钟的速率升温至烧结温度1100℃，保温3.5小时，真空烧结炉的真空度为5×10-4Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为800℃，挤压比为20:1。
[0046]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.5MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在200升/分钟，氧气流量控制在500升/分钟，送粉速率为40克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至5×10-4Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为80keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为8μA/cm²。
[0047]实施例三
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜64%、铝青铜合金14%、纳米镍粉6%、铬钼合金3%、纳米碳化硅颗粒4%、连续碳纤维束2%、六方氮化硼纳米片2%、碳化钨颗粒1%、多层石墨烯1%、钼酸钠1%、硅烷偶联剂0.6%、钛酸酯偶联剂0.4%、纳米二硫化钼0.3%、纳米硼酸锌0.3%、受阻酚类抗氧化剂0.2%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0048]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为1000℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为700℃，时间为5小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为8:1，球磨时间为10小时，球磨转速为300转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为4g/L，pH值为9，在室温下搅拌反应48小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在100℃下干燥6小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为2小时，功率为1000W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为4小时，温度为80℃，处理后的连续碳纤维束在120℃下干燥5小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，在100℃下搅拌反应4小时，然后用去离子水冲洗至中性，在120℃下干燥6小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为4小时，温度为80℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为12:1，球磨时间为20小时，球磨后的碳化钨颗粒在100℃下干燥6小时。
[0049]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为500r/min，球磨时间为10小时，在球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，时间为6小时。
[0050]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为1000℃，压力为200MPa，保压时间为4小时。
[0051]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以10℃/分钟的速率升温至800℃，保温2小时，再以5℃/分钟的速率升温至烧结温度1200℃，保温4小时，真空烧结炉的真空度为1×10-3Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为900℃，挤压比为25:1。
[0052]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.6MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在250升/分钟，氧气流量控制在600升/分钟，送粉速率为50克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至1×10-3Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为100keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为10μA/cm²。
[0053]实施例四
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜60%、铝青铜合金12%、纳米镍粉7%、铬钼合金5%、纳米碳化硅颗粒5%、连续碳纤维束4%、六方氮化硼纳米片1.5%、碳化钨颗粒1.5%、多层石墨烯1.5%、钼酸钠0.8%、硅烷偶联剂0.5%、钛酸酯偶联剂0.3%、纳米二硫化钼0.2%、纳米硼酸锌0.2%、受阻酚类抗氧化剂0.3%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0054]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1300℃，熔炼时间为3小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为850℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为550℃，时间为3小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为5:1，球磨时间为6小时，球磨转速为200转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为2g/L，pH值为8，在室温下搅拌反应24小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在80℃下干燥4小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1小时，功率为500W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为2小时，温度为60℃，处理后的连续碳纤维束在100℃下干燥3小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，在80℃下搅拌反应2小时，然后用去离子水冲洗至中性，在100℃下干燥4小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为2小时，温度为60℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为8:1，球磨时间为15小时，球磨后的碳化钨颗粒在80℃下干燥4小时。
[0055]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为300r/min，球磨时间为6小时，在球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为80℃，时间为4小时。
[0056]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为800℃，压力为150MPa，保压时间为2小时。
[0057]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以5℃/分钟的速率升温至600℃，保温1小时，再以3℃/分钟的速率升温至烧结温度1000℃，保温3小时，真空烧结炉的真空度为1×10-4Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为750℃，挤压比为15:1。
[0058]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.3MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在150升/分钟，氧气流量控制在400升/分钟，送粉速率为30克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至1×10-4Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为50keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为5μA/cm²。
[0059]实施例五
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜60%、铝青铜合金12%、纳米镍粉7%、铬钼合金5%、纳米碳化硅颗粒5%、连续碳纤维束4%、六方氮化硼纳米片1.5%、碳化钨颗粒1.5%、多层石墨烯1.5%、钼酸钠0.8%、硅烷偶联剂0.5%、钛酸酯偶联剂0.3%、纳米二硫化钼0.2%、纳米硼酸锌0.2%、受阻酚类抗氧化剂0.3%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0060]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时间为4小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为900℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为600℃，时间为4小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为6:1，球磨时间为8小时，球磨转速为250转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为3g/L，pH值为8.5，在室温下搅拌反应36小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在90℃下干燥5小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为1.5小时，功率为800W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为3小时，温度为70℃，处理后的连续碳纤维束在110℃下干燥4小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为1.5mol/L，在90℃下搅拌反应3小时，然后用去离子水冲洗至中性，在110℃下干燥5小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为3小时，温度为70℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为10:1，球磨时间为18小时，球磨后的碳化钨颗粒在90℃下干燥5小时。
[0061]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为400r/min，球磨时间为8小时，在球球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为90℃，时间为5小时。
[0062]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为900℃，压力为180MPa，保压时间为3小时。
[0063]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以8℃/分钟的速率升温至700℃，保温1.5小时，再以4℃/分钟的速率升温至烧结温度1100℃，保温3.5小时，真空烧结炉的真空度为5×10-4Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为800℃，挤压比为20:1。
[0064]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.5MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在200升/分钟，氧气流量控制在500升/分钟，送粉速率为40克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至5×10-4Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为80keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为8μA/cm²。
[0065]实施例六
航用铜基静盘材料按质量百分比计量包括：高纯电解铜60%、铝青铜合金12%、纳米镍粉7%、铬钼合金5%、纳米碳化硅颗粒5%、连续碳纤维束4%、六方氮化硼纳米片1.5%、碳化钨颗粒1.5%、多层石墨烯1.5%、钼酸钠0.8%、硅烷偶联剂0.5%、钛酸酯偶联剂0.3%、纳米二硫化钼0.2%、纳米硼酸锌0.2%、受阻酚类抗氧化剂0.3%和亚磷酸酯类抗氧化剂0.2%。
[0066]航用铜基静盘材料的制备方法包括：
将高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌和超声处理相结合的方式对金属合金进行处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭，然后对铜基合金铸锭进行多道次热轧处理，热轧温度为1000℃，热轧后的板材进行退火处理，退火温度为700℃，时间为5小时，使用颚式破碎机对退火后的铜基合金板材进行机械破碎，将板材破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为不锈钢球，球料比为8:1，球磨时间为10小时，球磨转速为300转/分钟;将纳米碳化硅颗粒浸泡在多巴胺溶液中，多巴胺溶液的浓度为4g/L，pH值为9，在室温下搅拌反应48小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在100℃下干燥6小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为2小时，功率为1000W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为4小时，温度为80℃，处理后的连续碳纤维束在120℃下干燥5小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，在100℃下搅拌反应4小时，然后用去离子水冲洗至中性，在120℃下干燥6小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为4小时，温度为80℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为12:1，球磨时间为20小时，球磨后的碳化钨颗粒在100℃下干燥6小时。
[0067]将预处理后的高纯电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为500r/min，球磨时间为10小时，在球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，时间为6小时。
[0068]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为1000℃，压力为200MPa，保压时间为4小时。
[0069]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，真空烧结炉先以10℃/分钟的速率升温至800℃，保温2小时，再以5℃/分钟的速率升温至烧结温度1200℃，保温4小时，真空烧结炉的真空度为1×10-3Pa，然后进行热挤压处理，热挤压处理的温度为900℃，挤压比为25:1。
[0070]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.6MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为40目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂WC-Co陶瓷涂层，燃气流量控制在250升/分钟，氧气流量控制在600升/分钟，送粉速率为50克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至1×10-3Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为100keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为10μA/cm²。
[0071]对比例一
材料组分：电解铜68%、铝青铜合金18%、微米级镍粉4%、铬钼合金4%、纳米碳化硅颗粒2%、连续碳纤维束1.5%、六方氮化硼纳米片1%、碳化钨颗粒0.4%、多层石墨烯0.3%、钼酸钠0.25%、偶联剂0.3%、润滑剂0.15%、氧化剂0.1%。
[0072]将电解铜、铝青铜合金、微米级镍粉和铬钼合金置于电阻熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为2小时，然后将熔体倒入砂模中缓慢冷却至室温，得到铜基合金铸锭。
[0073]使用颚式破碎机将铸锭破碎成小块，采用铣削方式将小块加工成颗粒，进行球磨处理，球磨介质为碳钢球，球料比为3:1，球磨时间为4小时，球磨转速为150转/分钟;将连续碳纤维束用化学清洗处理。
[0074]将预处理后的电解铜、铝青铜合金、微米级镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、化学清洗后的连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、润滑剂和抗氧化剂加入到球磨机中球磨处理，球磨机的球磨处理的转速为200r/min，球磨时间为4小时，然后对球磨后的粉末自然晾干。
[0075]将混合好的粉末装入模具中，在压力机上进行冷压成型处理，压力为100MPa。
[0076]将成型后的坯体放入烧结炉中，以恒定速率8℃/分钟升温至900℃，保温2小时，烧结炉的真空度为1×10-2Pa。
[0077]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，然后采用喷涂工艺直接在材料表面喷涂金属陶瓷涂层。
[0078]对比例二
材料组分：电解铜64%、铝青铜合金16%、纳米镍粉6%、铬钼合金7%、纳米碳化硅颗粒2%、连续碳纤维束1.5%、六方氮化硼纳米片1%、碳化钨颗粒1%、多层石墨烯0.5%、钼酸钠0.2%、偶联剂0.6%、纳米二硫化钼0.1%、受阻酚类抗氧化剂0.1%。
[0079]将电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉和铬钼合金置于真空感应熔炼炉中进行真空感应熔炼，熔炼温度为1350℃，熔炼时间为3.5小时，在真空感应熔炼的过程中，采用电磁搅拌处理，然后将熔体倒入水冷铜模中，快速冷却至室温，得到铜基合金铸锭;对铜基合金铸锭进行单道次热轧处理，热轧温度为950℃;将纳米碳化硅颗粒浸泡在浓度为1g/L的多巴胺溶液中，pH值为7，在室温下搅拌反应12小时，然后取出纳米碳化硅颗粒并用去离子水冲洗干净，在70℃下干燥3小时;将连续碳纤维束进行等离子体处理，处理时间为0.5小时，功率为300W，然后用硅烷偶联剂进行浸渍处理，处理时间为1小时，温度为50℃，处理后的连续碳纤维束在90℃下干燥2小时;将六方氮化硼纳米片浸泡在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L，在70℃下搅拌反应1小时，然后用去离子水冲洗至中性，在90℃下干燥3小时，然后用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为1小时，温度为50℃;对碳化钨颗粒进行球磨处理，球磨介质为氧化锆球，球料比为6:1，球磨时间为10小时，球磨后的碳化钨颗粒在70℃下干燥3小时。
[0080]将预处理后的电解铜、铝青铜合金、纳米镍粉、铬钼合金、纳米碳化硅颗粒、连续碳纤维束、六方氮化硼纳米片和碳化钨颗粒以及多层石墨烯、钼酸钠、偶联剂、纳米润滑剂和抗氧化剂加入到高能球磨机中球磨处理，高能球磨机的球磨处理的转速为250r/min，球磨时间为5小时，在球磨过程中，加入丙酮，然后对球磨后的粉末进行真空干燥，干燥温度为70℃，时间为3小时。
[0081]将混合好的粉末装入模具中，然后将模具置于热等静压设备中进行热等静压成型处理，热等静压的温度为850℃，压力为120MPa，保压时间为1.5小时。
[0082]将成型后的坯体放入真空烧结炉中，以6℃/分钟的速率升温至750℃，保温1小时，再以2℃/分钟的速率升温至烧结温度1050℃，保温2.5小时，真空烧结炉的真空度为5×10-4Pa。
[0083]对烧结后的铜基静盘材料进行机械加工，在0.4MPa的压力下对表面进行氧化铝喷砂处理，处理粒度为30目，然后采用高速火焰喷涂方式在材料表面喷涂金属陶瓷涂层，燃气流量控制在120升/分钟，氧气流量控制在300升/分钟，送粉速率为20克/分钟，然后将静盘材料置于离子注入设备的真空室中，抽真空至5×10-4Pa，进行氮离子注入，注入氮离子能量为60keV，剂量为
，在注入过程中，控制离子束流密度为6μA/cm²。
[0084]下面为对实施例1-6、对比例1、2的铜基静盘材料的性能参数测量对比表格：
[0085]通过对比，在硬度方面，实施例组的材料硬度整体高于对比例组的材料硬度，实施例六的材料硬度最高，为946HV，对比例一硬度仅为202HV，远低于实施例，这是由于其采用电阻熔炼炉熔炼，温度较低且时间短，无法使合金成分充分均匀化，且对强化相的处理较为简单，如连续碳纤维束仅化学清洗，导致强化相在基体中分散性差，不能有效发挥强化作用，对比例二硬度为238HV，虽采用真空感应熔炼但工艺参数不如实施例优化，如纳米碳化硅颗粒的预处理溶液浓度低、反应时间短等，使得强化相的强化效果较差。
[0086]在强度方面，实施例六强度达到946MPa，这得益于其较高的纳米镍粉和铬钼合金含量，这些元素在合金中形成固溶强化和第二相强化，同时，多道次热轧、合适的退火处理以及热等静压和热挤压等工艺，使晶粒细化并改善了组织结构，提高了材料的强度，实施例四强度为898MPa，相对较低是由于其成分比例和工艺参数在实施例组中处于较低水平，但仍高于对比例，整体上，随着成分中强化元素含量增加、工艺优化，强度逐渐提高，表明成分与工艺协同作用对强度提升的重要性。对比例一强度仅628MPa，由于其普通电解铜且比例较高，合金基体强度有限，再加上熔炼和成型工艺的不足，如冷压成型压力低，无法使材料致密化，内部存在较多缺陷，导致强度较低，对比例二强度为785MPa，虽有纳米镍粉等强化元素，但含量和工艺参数不如实施例组，如热等静压温度和压力较低，保压时间短，使得材料的组织结构不够致密，强度低于实施例组。
[0087]在摩擦系数方面，实施例组的摩擦系数在0.31-0.36之间，较为稳定且相对较低。这是因为材料中含有多层石墨烯、钼酸钠等摩擦性能调节剂，并且纳米碳化硅颗粒、六方氮化硼纳米片等强化相也对摩擦性能有一定影响，在摩擦过程中，多层石墨烯和钼酸钠等在摩擦界面形成润滑膜，减少了材料之间的直接接触，降低了摩擦系数。实施例三摩擦系数最低为0.31，是由于其成分比例和工艺参数的综合优化，使得各摩擦性能调节剂和强化相协同作用效果最佳。对比例一摩擦系数高达0.42，主要是因为其缺乏有效的摩擦性能调节剂协同作用机制，强化相分散不均且处理不佳，在摩擦过程中不能形成稳定的润滑结构，导致材料表面摩擦阻力大，对比例二摩擦系数为0.39，虽有一定的摩擦性能调节剂，但由于成分和工艺的不足，如纳米碳化硅颗粒处理效果差等，使得摩擦系数高于实施例，说明其在摩擦学性能方面的设计和工艺实施不如实施例完善。
[0088]在磨损率方面，实施例的磨损率较低，在0.044-0.056mm/10次模拟着陆之间。这是由于材料的高强度、高硬度以及良好的摩擦学性能共同作用的结果。强化相均匀分布提高了材料的耐磨性，摩擦性能调节剂降低了摩擦系数，减少了磨损。实施例三磨损率最低为0.044mm/10次模拟着陆，其综合性能最优，在摩擦过程中能够有效抵抗磨损。对比例一磨损率高达0.107mm/10次模拟着陆，因为其强度低、硬度低且摩擦系数高，在模拟着陆的摩擦过程中，材料表面容易被磨损，缺乏有效的耐磨结构和机制，对比例二磨损率为0.083mm/10次模拟着陆，虽然优于对比例一，但由于其成分和工艺的缺陷，在耐磨性方面仍远不如实施例，说明实施例在材料设计和制备工艺上对提高耐磨性有显著优势。
[0089]在腐蚀度方面，实施例的腐蚀度较低，在0.011-0.025mm/年之间。这是因为材料中含有受阻酚类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂以及铬钼合金等具有一定抗腐蚀性能的成分，并且致密的微观结构也有助于阻止腐蚀介质的侵入。实施例三腐蚀度最低为0.011mm/年，其成分和工艺的优化使得材料的抗腐蚀性能最佳，对比例一腐蚀度高达0.057mm/年，由于其缺乏有效的抗氧化和耐腐蚀体系，普通电解铜易被腐蚀，且材料内部结构疏松，腐蚀介质容易渗透到材料内部，导致严重腐蚀。对比例二腐蚀度为0.036mm/年，虽有一定的抗氧化剂，但含量和工艺的不足使其耐腐蚀性不如实施例，说明实施例在抗腐蚀设计和工艺方面更具优势，能够有效提高材料在恶劣环境下的使用寿命。
[0090]需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0091]本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0092]所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围被限于这些例子;在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0093]尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
[0094]本发明一个或多个实施例旨在涵盖落入本发明保护范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“航用铜基静盘材料及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京优材百慕航空器材有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
