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11期：技術(shù)‖ 彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的研究進(jìn)展
來源:
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作者:pmo0cbdb2
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發(fā)布時(shí)間: 2018-06-20
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彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的研究進(jìn)展
摘要：綜述了高強(qiáng)高導(dǎo)彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備工藝，尤其是對(duì)氧化鋁彌散銅的制備工藝、性能做了詳細(xì)地介紹，并對(duì)彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料研究狀況及應(yīng)用前景做相應(yīng)探討。
關(guān)鍵詞：彌散強(qiáng)化、氧化鋁、銅基復(fù)合材料
前言
早在1973年，美國(guó)就開發(fā)出了彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，彌散強(qiáng)化銅最先主要應(yīng)用于軍工航天領(lǐng)域，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電工、電子、汽車、家電及容器制造等領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，我國(guó)許多高校和科研院所也相繼開始了彌散強(qiáng)化銅材料的研究，并取得了較好地進(jìn)展[1,2]。
顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料， 具有高溫強(qiáng)度高、 穩(wěn)定性好、 高導(dǎo)電導(dǎo)熱性的優(yōu)異性能。 對(duì)Al2O3、 BeO、 ZrO2、Cr2O3、TiO2等作為彌散相的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的研究表明，以A12O3為增強(qiáng)體的Al2O3/Cu復(fù)合材料的強(qiáng)度和導(dǎo)電性的綜合性能最佳[3]。
1 、彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料及其制備
以Al2O3、BeO、ZrO2、Cr2O3、TiO2等作為彌散相的銅基復(fù)合材料中，細(xì)小堅(jiān)硬的氧化鋁粒子均勻彌散分布在銅基體上，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，大大提高了基體的室溫與高溫強(qiáng)度，而導(dǎo)電導(dǎo)熱性與純銅接近，并且有良好的抗高溫軟化、抗電弧侵蝕和抗磨損能力，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型銅基復(fù)合材料。制備彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的技術(shù)有粉末冶金、反應(yīng)噴射沉積法、復(fù)合電沉積法、真空混合鑄造法和表面催滲等[4~8]。
1.1粉末冶金法
(1)機(jī)械混合法，它是把一定比例的Cu粉與Al2O3、BeO、ZrO2、Cr2O3、TiO2等增強(qiáng)顆粒粉末混合均勻，壓制成型后再燒結(jié)成燒結(jié)體預(yù)制件。這種傳統(tǒng)方法工藝成熟，但制品性能，尤其是強(qiáng)度和導(dǎo)電率偏低。這與A12O3粉末的粒徑在微米級(jí)，彌散強(qiáng)化效果較低有關(guān)。
(2)共沉淀法，此法主要用于制備氧化鋁彌散銅。用硝酸銅及硫酸鋁，配制成含有一定體積分?jǐn)?shù)的氧化鋁當(dāng)量值的水溶液，在20℃下攪拌并添加一定摩爾濃度的氨水溶液，經(jīng)沉淀過濾后再用冷水洗滌沉積物，隨后在110℃下烘干，并引燃成氧化物，最后進(jìn)行選擇性還原處理。此法制得的氧化鋁彌散銅基復(fù)合粉末受還原工藝和原料純度的影響，燒結(jié)制品性能較低。
(3)內(nèi)氧化法，內(nèi)氧化法目前主要用于制備Al2O3彌散強(qiáng)化銅。內(nèi)氧化方法可以獲得納米級(jí)、均勻分布的氧化鋁顆粒，是制備高性能氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的首選方法。內(nèi)氧化法的工藝路線為：熔煉Cu-Al合金，用高壓氮?dú)忪F化熔體，制得CuAl粉末；將制得的粉末與內(nèi)氧化劑(細(xì)小的氧化銅粉末)混和后；加熱到高溫， 在全部固溶的Al都被氧化后， 在氫或分解氨氣氛中將粉末加熱， 以還原粉末中過量的氧化銅，最終制得Al2O3彌散強(qiáng)化銅粉。
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