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料 热材 理处 (3
铜基
复材合 料制的备法与方艺 工
修庆 张 , 祖 豪 鉴棋 ,,以富 徐 叶邓( 东
理工 大学 资与源 环 工程境 院学, 海 2 0 13华 上 0 27 摘 要 : 合论述 了 基铜 复 合材 料 的制 备 方法, 铜 基 复合 料材 的制 备 工 艺 进行 了 分 析 . 提 了出 自 的己 建综对 并议 希.望 对 铜 复基合 材 料工 艺改善 和研 制新 铜 型 基复合 材 料有 所 帮 . 助 键关词 : 基复 合材 料 ; 备 法方 备;工 艺 铜 制制 中 图分 号类: 13 131 3" 献文 标识码 : A 文章 号编:0 1 8 420 )60 7 .51 .0 1(0 70 0. 3 30
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ae ain Me d hn cn q e f- ae m pt sr p r t t o sa d Te h iu so s b doCo Cuo ie Z
AGH u q nUX a -, iX- i , Zguh oEND in Gq, a - iJ YE - Yi
oe( oe o r dinn etC /~ R fsuca E om v n e/nr
e ath a i rU oi S c咖 EsC i n e fc n e vsne
Tcn l y S ga 20a ,3hn ) h eog , hhni0 27 C io a
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a ttTh rp r t nmh de fCu b s d c m p s weeed s u sd a dt p e e aia nt cn q e f t se rc : e pe a a i to s o - a e oo ir i cs e , n rp r t eh iu s o o h o thm ae l we e iaa y ,ea s meda v c sw e p t e f rr.I i ep u t m ope tc i u so e e o e tar s n lrz d n o d i r e u o wa d st hl f l oi r v e h q e r dv l p n w n e paa i n e o s m -f a e ooi . rp r t t d u bCs dc mp s oe ho t
K
e r sCu b s cd m st p r; prt me on ps ea a i tnc u isywo d :- a e o i poe aai t d; r rp t h qe e o h oe n
铜 及其
合金 不仅具有优 良的导 热性 , 电 性, 导 耐 腐 蚀 性 合性 ,,加 工 等性综 物理合, 接 可 力学性 能 ,而且价格 适 中 , 以 铜 及 合其金 作导 为电 , 导所 热 等 功 能 料材 电子 在 电器,工业 , 力 ,表 军 和电 仪
工 用中 途 分 广十 泛 .不 可 缺少的基 础 材料 之 是
的散一 射作 要用强得 多 . 因 此 对, 于合 金 而言化, 相
复合强化 不 会 显明降低 铜 基体 的 导 性 .而且电 由 于
强 化 相 的 作 用 还 善改 基了体 的 室 及温高 温 能性 成为.获 得高强 度 ,导电铜 复合 材基料 的 主 要高 化强 段手 .基 复合材 具 料有 强度 高, 导电 性的 铜 优高势 ,前目已 成经为研究 热 的点 .复 合基料 的 材 铜 究研主要集 中在 备制方 法 , 成型 艺 工 电,性和 力 导 学 能 性等 方 ,面文本 主要 对 铜 基合复材料 的制 备
方法进 行 了 述评 .
【
l 】
但 是 .着随 科技学 术的 发展 ,铜 和现 有牌号
纯铜
合金 的导 电性 与其 强 度 高及 性 温能 难兼 以顾, 不 能面 满全 足天航, 空 电, 等高 技子术 速 迅 航 发微展 对其 合性 能 的综 要 .相求 于铜对 及其 合
金 , 铜 复合基材料 是 一类 有优 良综具 合 能 的性 新结 构型 功一 能化材体 料.它 既继 承 了铜 紫的 优导良 性. 又具电 高 的强有度和 优越的 高温性 能, 种 领各 在
1 基 铜 合 材复料 的 制 备 方 法
基铜 合复 料 的制材备 方法很多 内,氧 化法, 如
域
都有着 广 的应 用阔前 景 . 以 研高 强度制 ,所
电高导 的铜基率复 材合料 是发挥铜 的优 势 开, 铜 拓 应的用 域领 的一 种行之 效有的 法方. 前目 ,研制 高强 度 ,高导 电铜基材料 遇 到的要 问首题是材 料 的导 电 性 与强 难度 以顾 的兼 矛盾 即,电导 率高 强则 低度.强 的提度高 是 以损 失电 率导为代 价 的. 统 的强传 化 手段( 合金 化 )于 自身的 限局 ,性 由 如 在提 高 的强铜度 的 时同, 很 难兼 顾 铜的导 电 .性 导 理 电论指 出, 溶固 在铜 基 体中 的 子 引原 的 起
粉 末 金法 冶 ,铸合造 , 法 复机械合 化法 , 渍法金 浸 , 燃 合烧 法成, 成 型射 法 ,溅原 位 形 变 法等, 有其 各 优
点 缺.下 对 面要 主制的备 方及 其大法致 发 展趋 势 进 叙 述行 以,期对 制 备工艺进 行 化 或 优开为发 新 的备制 方 法供 参提考 .11
内 氧化法
内.化氧法 是 美国S M 公 司 的 专利技 术 【 用 C 8】
这, 方 种法 他们 制 出 G研ic p 列 系 弥散 强化铜 基 l d
o
原铜 子 阵点变畸 对子电的 射 作散用较 第二 引 起相
合材料 复.氧化内法 要 主工艺是将 铜铝 合 金雾 化
成粉末 然.后和 氧 化剂合 混控 制,一 定 的 氧化
气
收稿 期日: 0 6 1. 802.0
0
氛. 金 合元素 氧 化形 成 弥 分 布散 的C .粉 使u A OI,末
. 然后经 压制 , 结, 烧 制 备铜基 合 复材 .料 用 内 利氧化 法. 制以 备 匀 分 均 的 , 可 细小布的 , 具有良好
作简者:介张修 庆 (94 ) 男 东,郓 城 人 , 师 ,士 ;17一, 山讲 博
电 :话 2—45 6 1 Ema :hn x eu@ td . 0 1 22 0 — i zag; q sc.u c 6l e
a加工
工艺0 7 2》0 第年3 6卷第6 期
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材
热料处理 ( 3
热 稳 定 性 的 化氧 物 颗 粒 如Al , r 2 0 Z :, O23 Y0 ,
向 裂断强 度 l达 0 a M0 P.i K [研 等究 C 3W 5m 1 4 】u0 粉末 " "
T型 的模 注成塑型 , 究注 塑 了粘结 , 研剂注 塑成型 参 的及 数成型后脱 粘 结 剂 的 程 .过 得 表到 ( 积 分 )数 坯 型 ,块 经接直烧 结 可 得 到 密度 体 的 坯高于 9 %的 铜钨 复 材合 料部 和件 总 之6 ,末 冶粉 法可金 以 制 宽范 备体围 积数分 复合 材 料 的, 而且便 于控 制 分 ,成但粉 冶金末 制
品的致度 密,工 艺简 化和成问本是题要需决的解问 题 .
TO: h 弥 散强 化的 铜 基合 材复料 .
李 玉 等 [桐 内 氧化 制备法 了纳 米Al 9 】 用增 O
形 ,均尺寸约 为 1 ln平 2 l, 颗粒之T 距 间约离 为 n2 0 .m
强 铜 复合材 基料, 化 相 . 强 :颗 粒状 为 长形 圆面 质 量良好 ,状规整 , 末 装 填 量 为 4% ～ A0 O,l形 粉 55 %
均 呈分 布 ,匀位 错有 明 显的 扎钉 作 用 . 在制备 对过 程
,中内氧化 法工 艺 过 程对所 中需的 氧 量 含难 以
控制 , 且
生 成本 产高 ,以 行进 规模 的大广推应 用 所 有
一 定的 度难.
在氧 化内 法的 基 上础 , 孟 等会[ 对钢件 渗 1邵 o1硼
铜及合 金 内 氧化 进行 了 期研长究 提.出 了 硼 化内的 概念 .谓 硼 内是化指控 制 工艺 条 ,件向 金 所使1
3复铸合 造法 .
复合 造法铸 将 增是强相 与基 体一铜 起熔 化或
属
内扩散 的硼原子 不 与 基体金属 形成 连 的续化硼 搅边拌 基体熔 体 边 加 增入强 相 ,然后 再 剧搅烈拌
表层物 , 只与 固溶在 基体 中 的合 金元素 成 弥 形散 熔 体 至半 固 态 入铸,型 , 制注 备铜基复 合 材 的方 料 布 分的硼 化物.铜 基复合 材 料的表 次 层聚 了集
量大 寸尺 较大 的硼化物 . 其间 也分 布 较 细有 的小硼 [ 法 这种方 法 可以 一 在定 程度 解 决上 增强 相 的 1 5】
偏析问 题 . 而且生 产 工艺简 单, 适应 复 合材料 大 规模 业工 生 化 .产 一 定有 发 展优的 .势制 备 的出材 但 性料能 低 较 张鹏 等.[采 用半 固态加 工方 法 对 石墨增 铜强 日复基合材 料进 行了 究 研.结 表 果 明 ,半 着固 浆 态 随 料固相率 的增 大 .石墨颗粒 的浮上偏 聚 度 逐 程渐 小 减当采.用固 相 率大于 4 %半的 态 浆固 料行进 0 铸 时 , 造墨 颗 粒石 上 浮的 聚现 象偏得以消除 ,获可
化 颗物 粒 , 内在 化层 硼 行平 体表基 面 内向推 的进 过程 中 ,其 前 沿 现出由 细更 小点 状 的组 成相 的 区域 . 对氧化工 艺内进 行控 制使弥 ,散 分相 更布均 匀, 或尝试 新强 化相的是 内 氧 法 化 可考 以 虑的发
展 方 向
1 末 冶金粉法 2
.末 冶 金粉 法主要 工的 艺 过程 为 制 :取 合 粉复 得 石 墨颗 粒均 分 匀 布的 墨 增 强铜石基 复合 材 料. 末 复一合 粉 末 成型 复合一 末粉烧 结 … 要. 用 于 】主
制备 颗粒 弥散 强类 材化 .料工 艺熟 , 成料材性 也能 一
树张玉 等 [ A将l, i , 2 3 以 及 C 7 粉JT 粉 OB粉 u 按粉 定 比混例合 .在 能高球磨 机 球 磨上1 , h后0 制 压成 1xn 10I 圆的 柱块状, 0 mi 2 I ITT干态 下 除气 l , h
较好 , 但 存 在生 产 工艺复 杂 产,效 率 等 低不足 .
生
保搅 烧在结 过 程中 . 采 用热等 静压可得 到 较
致密的 材 然 后投入 熔化 的基 体合 金, 温, 一拌 时段 ,
间 2 .r i C ,料 材料 的 度密 分均 匀布 ,且 有利 于 提 高料材 综 的最 后 浇 注成型 . B/ uZ 复T合 料材 制备 的 优 5 ℃化 × h固溶 0 4+ %轧 制变形 0 ℃+× 50l h 性合 能 尝.试在 粉 制末备过 程 使中用 不同 强 的 化 艺 工为9 0 相l也是 粉末冶 金制 备工艺 发展 的一个 方 向. 董树荣 等 [ 用粉末 冶法金制 备 了 米 纳 管碳 增 】 时效 , 在 工 艺下此 ,料 的显微 硬度 为 l 材 3 8 H, v抗 拉 强 度 3 1M为P , 电 率导为 8. 6 ICS 8 a 1 %A . 6
i2 r复 .合材 料 的 断 为 裂 韧 性断 裂机 制, C其 强铜 复合材基料 ,纳 碳 管 体米 积 数分 著显 响影复 T /B uZ合
材 料综的 合 性能 ,纳米碳 管体积 含量 在 l %左 导电 性 与基 体增 和强 相导 的电性 粒, 子 的积体分 2 右时 .复 合材料 的致 密度 和度硬 达到 较 好的合 综值. 根据 粉末 冶 金 特点 , 的们发展了 末粉 塑 成注 人型
.在粉 冶金 末工 业中到得 很了 大 发展, 证 明 并 数,并粒 子粒 度的及分布 状况有 密切 系关 .
用
合 铸造 法复制 备复合 材 料 .时 在 拌搅过程
中
于剧, 地 搅 烈拌, 由 会卷入 大 量 的 体气 ,铸 造 在
是 批量 生产 小 尺 寸 复 杂 状形产 品 经 济 效有 的 方 程过中无 排法 除 ,在铸 件中 成形气 孔 , 大 大 降低 了
法 . nYa 等g 研 [ 究 铜含l % , 50 , 量质 分 材料 的性 .为 了尽能 排量除材 铸 料 过程 造中的 气 】 0 l%2 %( 数 钨)铜 材 的料塑 注 成型 .末装 填量 体 积分 数 孔 , 用 空铸真造 可 消 以搅拌 过 程 除的中 吸 ,气的 粉 采 但 为 5 , %塑成 型的 坯料经熔 烧渗结 后获 得 密 致,2 注 增 加 了 设 费用备, 增长 了工 流艺 程. 以 铸 造过程 所 熔 体 的中气 除是复合 铸造 方的 法大难 点 一.
细 晶 钨 铜的复合 材 (料u ) 密 度可 达 9 %, W C 9,横
7 4
加工艺 2工 0年第3 卷第 6 07 期6
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材 料 热 处 理
机1械 金合化 . 4
压1力 浸 渍法 . 5
机 械合金 是化 用高利 能 球机磨 按 一, 定例比
压
浸渍力 法 是在一定压 力 下,将 增强 预 制
体
混金合属粉末 和强 物质化 , 研磨 复 .二 者复 反反使
形变 ,碎和粘 而合合金化 和均 匀 [化 粉.1 该 方种法 8】 可将 熔点相差 悬殊 的两 种 属 ,金 属金 化合间 物合 金 化或 复化合 而且,在 磨球 程过中 可以原 位 反应
形成增 强 相 .
件
在浸 铜或铜合 的金 体熔中 使 ,体 熔预在 件 中制
浸透 , 成形复 合 材料的方 法[ . 力浸 渍法可 制备 2 压 4 】
各 尺种 大寸小 部的 件.而且 化强
相 的积体 分数可
,调化 相种 类的 多 , 强工艺 简单 可近终,形成 型 . N ii 等 阎用oC — i 属 液浸渍 C预 S制 s nh u T i金件 备,了 C —i i 制 T. Cu 复材 料 .合 S果结表 明. T 随 i 量 含的增 加 ,料界面结 强 合度增 强. 晶界 生发 材 在了
系一列 化的 反 学应, 生 了成 TC, ii S T Ti C , i S i
通过 高球能磨 将金属 粉 和铜钨 粉混合进 行长
时 间研 磨 可 ,得制 高均度匀 分 布超的 钨细铜 合 复 末粉.其具 有 极 匀纳均米 尺寸 的钨相 和铜相结 晶 组 .织含 铜 3% ( 量 分数 ) 铜 钨 合混粉球 磨 质 0 5 的0 h后, 得 到 2 ～0 n的 钨相 . 纳 米此粉 成 0 可 m 将
3 型 在并 较低 温度 下 烧 结 . 得 到 相 密对 度 可9% ,晶 粒 60 n 组织 均匀 的 钨 铜复合 材 8 0钨 ,m料 . 1[ 91
等
, 相界晶 中形 成渡过 层. 材 料响的界 结面合 在 强 度 .N影 oi g等在阳1 9 3K下 C. —i 用3u T 属金 浸 液
S渍预C 制制件 备了复合 材料 研究 了. 基体和 增 i
强 S体C 润 湿性的 .在 态 C 液— i金 和S界C i u T合i
面上 形成 了 T C相 . 他 们认 为 T 相 C 的形成没 i 但 i 有 改 善C —i SC 的 润 性湿 而. S是和 C uT向和 ii Cu固溶中 .改善 了材 料的湿 性润 .
S
u r2以 Ca e等[ o tu 时或效 硬 化的C T i为基 u 体. 用机 合金化械方制法 了 T备弥C强化 散的C iu 复 基合材 .料C粒 T直 径 为子1～ n0i 0 5 ,分m 在布 晶界 上 . 阻 晶界 碍滑的移 .复 合材 料 的 粒 晶尺寸 为 10
0 5 1n 材料 有比 较高的 蠕 变强 度. 0 0 ～ . n
压 力浸用渍 制 备法基铜 复合 材料需 要 铜 基体 增 强和 相 之有 间良好的润 湿 性. 而且 增强体 制预 件 制备的 也 是比 较 复 杂的 艺 工限. 制了 压浸 渍力 法更
广 的应用 .泛
T k
sih 用[ C— ia aah 等 2 】 luT— 和 CC— r uZ. C 体 .系机 用械 合金 化 方 法备制 了TC 和 Z 弥 C散强化 Ci u基r 复材合 料.在 8 00 ℃ 进行 结 烧 后,u基 复 合材 料 C
强的度 分 别 达到 5 05 M0P1 ～6 a和6 775MP . 5～ 2 a
1 溶胶一 6 .凝 胶 法
溶胶
一胶 法 是 2 凝0 世 6纪 年 代 发0展起 来 的一
显 示了 好 的良学力性 能. e S. . hB L等 n用 械 合机 金 化 方 制 备法 纳了 晶 的 米 —i uT CC 复 材合料 . 并 用高 维温 氏硬度 仪 试 测了材 的硬 料 , 度结 表 果明, 纳米 构 结的 C— i 复 合 材 料 蠕 变变的形 发 在 生u C T金 属 基 相 中 体. 散弥 分 在 晶 布界上 的T C粒 子 和
i位错 阻 了晶碍 的扩界散, 提高了 料材的蠕 变 变形
种 制
玻备璃 ,陶等瓷无机 材 料的新 工 . 艺其 本基
原理是 将 属醇金盐 无或机盐 经水 解 直
接 成溶形 胶
或
经凝解 形 成溶 胶, 后 溶使 聚合 凝质胶化 , 然 再将凝胶
干 燥 , 烧 除 有 去机 成 分 , 最焙后 得 到 无机 材 料 .胶一溶胶 法 有具 多许优 ,点如化 学均 匀 凝
例
性 , 好纯度, 高颗粒细 , 操作简 便等 . 贾 民燕 等采[用 溶 一 胶胶 和法热压 烧 结相 2 8 凝1结 合 的新工 制艺 超备 细 I 3A p散 弥强化 铜材 料. 用O Sl G ol— e术 制技 初得生 态 A O I3 H)( 胶 溶后, 加 还入 原 粉铜, 取A p C 制 0l , u复/合 末 , 后粉进 行 热压然 烧结 得 到超,细 A 3I p散 弥 化铜 强 材料 .O 这 用种 工 制 备艺的 弥散强 化 铜 料 具材有 致 高 度 ,密强高度 ,高 电导 率 及 高温 热稳 定 等性优 点 . 23AI p颗平均 粒寸约尺 01O m.颗粒, 问 距0 m ,. 3 9 0 ℃0 火退 后性能 改 变很 小.超 细 A3 散 I强p O弥化 铜 有具高 强度 , 电导率 和高导热 率, 高而且 高 在温 长工 期 作条 下其件 各性项能 改 变较均少 ,即材
料的高 温热 稳 定 性 . 好
能 力. 仕董节 等 利用 机 械 合 金 化的C ( i 过 u , B)T饱 和 固 溶 在真 空 体加压 结 烧 中炉进行 加压 烧 结 , 制 备 了T B 强增 基 铜复合 材料 . 研究 明 表BT i i增 强 铜基 复合材 料的 最佳 烧 结度温为 80 ,9 材 ℃料
的硬度 随 TB含 量 增的加 有所 提 高,电导 率 i而
则
随之下 降, 材 料软化的温 度 基本 持保 在9 0 0 ℃
左 .右
目 前机械. 合金 化 备制 铜基 合复 料最 材 大缺 点 长是 时 球 磨间带来 杂 了铁 质量含 的增加 , 而这 将 降 烧低结 后的铜 基 复 合 材料 导 电导 的热性 能 此.外 机合 金械化 工艺 杂复, 艺 工 时间 长,经 济 效 益 不高也是 影 响械 合金机 方化 法广泛应 用 的障碍 .
加工工》艺0 72 0 年 3 第第 6卷6 期
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材 热处料理 (
3溶一 胶胶法 工 艺过程 易容控 制, 增 强相颗 细 粒 凝 原位 变 形法是 将 合铜金 经多 次 挤 压 变形后 .
小,
成本 低, 有很好 的工业 用应 前 景 .
1 燃烧合成 法 . 7
金合元 素 在铜 基 体中形成 维纤状 ,对铜 基体 进
行强化 .[23 4 0世纪 7 1 0 代年 末在研 究超 导 合金时 发
现,
态C— 铸uNb 金合经 大量 拉 拔 变形后 .形成N b纤维分布 在 C 基u体上 的合 材复 料[.B t hr v3 o cao 5a】 等[制 备 的 — bC合 复 料 具材有小 的 晶 粒 尺 寸 3,6 1 uN 的抗拉高 强度 . 一0CN 1u% b复 合 材料的抗 拉 度 强
燃 合烧成 利 是用化 反 应学 自身 放的 热 反使 应发自 维持 制备 而 料 的新技 术[材, 2 其 产 纯度品 高,9 1 程过迅 速,时 ,启 动 应反 需
时进 行点 火 ,外省 除 不
需
外 ,热 简以 设 化备 ,省 能 源 ; 中品 有极 可可 节 产 能
出现 非平 衡相 亚或稳相 , 活品性 高: 以材使 产可 料 的合 与致成密化 同时 完 .不 成仅扩大 材了 合
料所成用 料原来 ,源 降低成本 , 还有具 很的广用性 .应
达
到 1 a其 导电 率达 到 l I %C .Bsl .GP . 6 0 AS i lei 等p 快用 凝速固 末粉 取 C 制— F (5 分数 积) 刀 ul% e 体
压 坯 由.于 原组始织细 , 化中拉等拔 变 形 ( ) 经~r - 5/ 后,复 合材 的料强度 即 可达l 0 a 0 M P经 .大 变 较
0 形 7 ≥后 ,e纤维5 厚 度 达纳 米级 ( 4n, .) F约 )
赵m 渝昆等[ 用 C i — O3l T—u 体C 燃 系 合烧 了成C 0 一 u 1 %
iT uC2 % i TC u3% T C, 0一 C 一 0 C, 一,0 iC u4 T%i 和C一 u C
似
于须 晶, e维 已接 近 理论 强 度 , 进一 步 变 F纤 形冷会 其 发使 生裂断 .合复材 料 屈 服 仅 C时u基 体 屈 服, 纤e 维保 持 弹仍 变性 .此时 形 , 复F 材合 的 料屈
服强度 和抗 强 拉趋 度于 饱 和 英 民., 立 大 王[毛 3 8 】
5%T C复合的 材 料 计, 了算应 反发生 的 热 学 力 i
可0 .能 在并实验 过 中用 程DA 测 试 到 放 热了 反 T
应
发的生 究, 表明 . C 研 随 质u量 分 的数 增材 料加 的 致密 度增 . 加i CT颗 粒直 径 小减 Z.r if 等 ar[a 3n r 1 用燃烧 合 成制法备 了 C —i 合 材 料他们 发 , TuC 复现 在反应 程 中过 .先 成 形C— i uT首 固 体 溶,然后 Ti 脱 和 C发溶生 应 , 合反成T . C
i燃烧合 成法 增对强 相也 有 择选性 必 ,选 须用
通过对 不 同成分 的 C — g 金 进 合 行大形 变 量 拉 u A伸及 处 理热 , 成 了具制有高 度强 ,电 导率 纤 的 高 增维 强复合 材 料 , 合 金 材线 的 拉抗强 度 达 到 11 .
G
,Pa 电 率 为导8 0 I% S C A. 对 合进金行 形大变 量拉伸
使合 ,金 素 的元 枝状结晶构 转变 为纤 维 构 ,结 从 使合金 成而 所谓 为纤维增 强 的复合 材料 .这 样高强 度 的银 纤 维成为 载 的主荷 要 承载 者基体 , 仅 起铜 着联 银接 维纤 ,向银 相纤 维传 递 载受应时 力 及在 部 分银 纤 维 断 裂时承 局担 载荷部 作用 的, 材强 料度 主要取 决于银纤 维相 的度及强 体 积 分数
可. 发 以 自蔓生延反 应 的体 ,同系材 时 料致密的化 也 是 一个 值得 研究 方的 向 .
1 溅射 成型 法. 8
射溅成 型 [法是把 属金液 雾化 成粒径 很 小 的 32】 滴 ,液它 们 有具 很 大的体 表 面积 ,时同又具 有 定 一的高 ,这温为 溅射 程 过 中的化 学应反 提 了驱供
动原 形变位 法制备 的复 材合 料 有高 很强的 和度
一
力
,借 助液滴 飞于 行过程 与雾 中化 气体之间 的
化
定 电的导率 , 工艺复 ,杂要 多次 间中退 火, 但 需
学应反 或,者 在基 体 沉上 凝 积固程过 中外加 与
粒子 间之的 化 学应 反 成粒, 细度小 , 散 均 匀的增 生 分
增 加工了艺 时 间 和 量能耗消, 使原 位形变 技术 的应用 受 到了 制 限
强相 陶.瓷 粒子 或 金属 间合化 物 子 .溅射粒成 型法 可 以在 材料 中 得 分散获 匀 的大 体积均 数分 的 强增
2 结束语 随着科
学技术 的飞发速展 ,对 高强度 高 导电 铜 基 复 合材 料的 求将需会 越来 越 大性 能要 ,越 来求越 高 .前 目,这类 材 的料性 能还 偏 低,生 成本 偏产高, 不易 批量生 .因产此 一步 提高 ,类这材料 的进性 能 , 低降 生 产成 本 善,生产 工 艺 , 应大 规 完 适模
工化业 产是研 生究 方 的之向 一再者.,对 铜基
粒子
, 原料 成本 低 , 工艺 简 . 单
Z gn 等[用溅射 成型 法制 备 了W,C u ii a3 31 T 弥C 散 强化C u基复 合 材料 . 溅 射过 中 程匀均 散分的
CW和 T C 粒 子有 地 阻碍 了铜 晶粒 效的 大 长, i复
合
料材 晶细粒 小.但 复合 在材料的 面界上有 密高 的位度 错 成, 复材 合弱料的界 面结 合 , 造 使 材料 现脆性 断 呈 裂的特征. 且溅而 射 型成制备 的材料 需 进 一步 制压, 提高致 密 度,加 了能 量 消耗 . 增 1
原 形位 变法 . 9
复合
材料的 基 与增体 相强 间之的界 等 面进 行基础
性研 究 , 可为 基铜复合 材 的开料 提发 有供力的
理论
根 据 以.助 借他 其复 合料 材等 研究的成 果 所,调 整, 移 植 到铜基 复 材 料 合的制研和制 备 , 已起 引
也
67
燃加工工》 07 2艺 0 第 3年6卷第 6
期维资普 ht讯p://wtw.cwvqpic.m
国内o外材料学 者关注的. 整 而体言 .就 这类 料 的材 开 发 有 进一 步努待力 . 参 文考献 :
[ 】田荣 , 璋1王 祝 堂 . 金合及 其 加 工手 册 I] 沙 : 铜 M .长 中 大南 学出版
.社 2020 .
[ 1 u ,ea aah, a iu oe or.pm nd ioi -so .e2 】T ro T khsY si ,t 1 eha 0 Cfs rdn i kP pT
esg h dcnp e e alp an i o ea hai yl n tr nt ee op brty p it mfc n c lali g c h o
o
】[or oa a e Sace o eoad eo . Ju l nft J p h J on i fy wd rPn P w drt
Me l, g99 3)87( 1 8a t uly 1 8, 67 -4 : r 3.
[2
S e B,o T】 h2 n L Ii Ya s,k T- ta. n td n ec p o t mai ,ae n 1e t i er f Iao
n
orsl n u CT lyarpr d ca bil l n y n ac t yl e Ci— sl ea ymeh e c i gl aio p n aao[
】c p t i l , 00 (4 9) 9 —. S rJ t Mae a 2i 0, 9:2 83 8. i ar a8 [3 2】董 节 , 仕 耀 武, 永 平,.iz 量对 TB /u复 合材 料性 史雷 T等B 含i2 C 能 的影 响】[ 加 工工 艺, 2, 0) 4 .7 . 热J 2 0( :9- 3 [4 24】陈 煜 ,明 元 . 空 压 力 浸渍法 备 制GMrg
复 合 材料】[械 顾 /真 J 机.
工 材程料 9 ,62 ( ) 32. 19, 0 2:—5 2
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王 晓娟 . 薇,瑞 清 .合 金 引 线框 材架 料现状 与发展[】 2蔡 柳 J铜 江.
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gnE ne rcue ehM si1 9 04,:52—3 . n ire Fgat c rac 9 ,4 () -8 69 in 18
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w dr o fa o Al lt o e x u eo ro svay l eo m aly, m e— dwr mtri fai u ol r s a pn
[ N g6,ioh k, d to. e,a itfh t re si 2y 】 ioK ysi Iea e1t blyoo— sdeS bC W t ip l uCd —i l y]N[ipnK n o Guak io ma io i i u T lqa o , Jp o zi k k a /su l f hJ te
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n oe r t eh i su o h i e e o e e f ad pdwrt ai gtcnq e n etsn td rpr rpiso e t
n2[3 ]华 均 郑 建 国, 控 .溅射 制 法备碳 化 钨 薄 的 膜 研究 应及用 黄进 磁
展
[ 江】化 工, 0 53 () 3 3 ..J 浙2 ,06 1: 6—3 [3 ui 3 Z】 gA,P l ,p Sl d ana amR ueva ,A 1 cet ocr d e t.ors u t e a Mi run
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复材 料 0 ,,1 8 : 5.2 (4) 2— 0 4
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3 】 高海 燕 ,俊 达,,. 变 铜 基原位 复 合材 料的 究 现研 状 王及疏 等形 展 望[】 料 导 ,报0 26 ) (97 . . 材 J20 , 0: —3 18 [5 3】 oR urs ,JDuvl or s tu 1 prre daf xd ie grr a, Rid ee ., e oi ns ug a Pt l
npig ou Nb p cs n tu tr a o ti—l inc nni n f C- u e od co siw n mnecraspeni g rh
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6 】张 鹏1 ,建忠 . 一墨 合复材 料的 半 固 态铸 造 研 究 . [合 材 崔 铜石 复 】
料 学 报J, 0 21 () 15 2 0, 9 1: . . 4 4
[ 7 1张 ] 玉 树 光, 辉.位 反 应 T B /— r 合 料材的 力 与学电 闵 i2Cu原 复Z学 性 能】[能 料材 , 00 3 ( )6 7 . —J.功 2 0, 3 9: 2 102 [8 a Br a B Bm rb erSuec dpae o fi1】 Km i N, a yk G, aegrM .t tr nrp re o ts muea —xto i o [. un l ft m i c mpase JJ arl rt 】o o aM rl ce ci t is e e a Sne t
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金 稀 有属金材料工与, 程0, 09— )8 . 21 (: 5 9 0 3 42.2 田
加工工艺 07 》
02年第 3 卷第 6 6 期
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料 热材 理处 (3
铜基
复材合 料制的备法与方艺 工
修庆 张 , 祖 豪 鉴棋 ,,以富 徐 叶邓( 东
理工 大学 资与源 环 工程境 院学, 海 2 0 13华 上 0 27 摘 要 : 合论述 了 基铜 复 合材 料 的制 备 方法, 铜 基 复合 料材 的制 备 工 艺 进行 了 分 析 . 提 了出 自 的己 建综对 并议 希.望 对 铜 复基合 材 料工 艺改善 和研 制新 铜 型 基复合 材 料有 所 帮 . 助 键关词 : 基复 合材 料 ; 备 法方 备;工 艺 铜 制制 中 图分 号类: 13 131 3" 献文 标识码 : A 文章 号编:0 1 8 420 )60 7 .51 .0 1(0 70 0. 3 30
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e r sCu b s cd m st p r; prt me on ps ea a i tnc u isywo d :- a e o i poe aai t d; r rp t h qe e o h oe n
铜 及其
合金 不仅具有优 良的导 热性 , 电 性, 导 耐 腐 蚀 性 合性 ,,加 工 等性综 物理合, 接 可 力学性 能 ,而且价格 适 中 , 以 铜 及 合其金 作导 为电 , 导所 热 等 功 能 料材 电子 在 电器,工业 , 力 ,表 军 和电 仪
工 用中 途 分 广十 泛 .不 可 缺少的基 础 材料 之 是
的散一 射作 要用强得 多 . 因 此 对, 于合 金 而言化, 相
复合强化 不 会 显明降低 铜 基体 的 导 性 .而且电 由 于
强 化 相 的 作 用 还 善改 基了体 的 室 及温高 温 能性 成为.获 得高强 度 ,导电铜 复合 材基料 的 主 要高 化强 段手 .基 复合材 具 料有 强度 高, 导电 性的 铜 优高势 ,前目已 成经为研究 热 的点 .复 合基料 的 材 铜 究研主要集 中在 备制方 法 , 成型 艺 工 电,性和 力 导 学 能 性等 方 ,面文本 主要 对 铜 基合复材料 的制 备
方法进 行 了 述评 .
【
l 】
但 是 .着随 科技学 术的 发展 ,铜 和现 有牌号
纯铜
合金 的导 电性 与其 强 度 高及 性 温能 难兼 以顾, 不 能面 满全 足天航, 空 电, 等高 技子术 速 迅 航 发微展 对其 合性 能 的综 要 .相求 于铜对 及其 合
金 , 铜 复合基材料 是 一类 有优 良综具 合 能 的性 新结 构型 功一 能化材体 料.它 既继 承 了铜 紫的 优导良 性. 又具电 高 的强有度和 优越的 高温性 能, 种 领各 在
1 基 铜 合 材复料 的 制 备 方 法
基铜 合复 料 的制材备 方法很多 内,氧 化法, 如
域
都有着 广 的应 用阔前 景 . 以 研高 强度制 ,所
电高导 的铜基率复 材合料 是发挥铜 的优 势 开, 铜 拓 应的用 域领 的一 种行之 效有的 法方. 前目 ,研制 高强 度 ,高导 电铜基材料 遇 到的要 问首题是材 料 的导 电 性 与强 难度 以顾 的兼 矛盾 即,电导 率高 强则 低度.强 的提度高 是 以损 失电 率导为代 价 的. 统 的强传 化 手段( 合金 化 )于 自身的 限局 ,性 由 如 在提 高 的强铜度 的 时同, 很 难兼 顾 铜的导 电 .性 导 理 电论指 出, 溶固 在铜 基 体中 的 子 引原 的 起
粉 末 金法 冶 ,铸合造 , 法 复机械合 化法 , 渍法金 浸 , 燃 合烧 法成, 成 型射 法 ,溅原 位 形 变 法等, 有其 各 优
点 缺.下 对 面要 主制的备 方及 其大法致 发 展趋 势 进 叙 述行 以,期对 制 备工艺进 行 化 或 优开为发 新 的备制 方 法供 参提考 .11
内 氧化法
内.化氧法 是 美国S M 公 司 的 专利技 术 【 用 C 8】
这, 方 种法 他们 制 出 G研ic p 列 系 弥散 强化铜 基 l d
o
原铜 子 阵点变畸 对子电的 射 作散用较 第二 引 起相
合材料 复.氧化内法 要 主工艺是将 铜铝 合 金雾 化
成粉末 然.后和 氧 化剂合 混控 制,一 定 的 氧化
气
收稿 期日: 0 6 1. 802.0
0
氛. 金 合元素 氧 化形 成 弥 分 布散 的C .粉 使u A OI,末
. 然后经 压制 , 结, 烧 制 备铜基 合 复材 .料 用 内 利氧化 法. 制以 备 匀 分 均 的 , 可 细小布的 , 具有良好
作简者:介张修 庆 (94 ) 男 东,郓 城 人 , 师 ,士 ;17一, 山讲 博
电 :话 2—45 6 1 Ema :hn x eu@ td . 0 1 22 0 — i zag; q sc.u c 6l e
a加工
工艺0 7 2》0 第年3 6卷第6 期
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材
热料处理 ( 3
热 稳 定 性 的 化氧 物 颗 粒 如Al , r 2 0 Z :, O23 Y0 ,
向 裂断强 度 l达 0 a M0 P.i K [研 等究 C 3W 5m 1 4 】u0 粉末 " "
T型 的模 注成塑型 , 究注 塑 了粘结 , 研剂注 塑成型 参 的及 数成型后脱 粘 结 剂 的 程 .过 得 表到 ( 积 分 )数 坯 型 ,块 经接直烧 结 可 得 到 密度 体 的 坯高于 9 %的 铜钨 复 材合 料部 和件 总 之6 ,末 冶粉 法可金 以 制 宽范 备体围 积数分 复合 材 料 的, 而且便 于控 制 分 ,成但粉 冶金末 制
品的致度 密,工 艺简 化和成问本是题要需决的解问 题 .
TO: h 弥 散强 化的 铜 基合 材复料 .
李 玉 等 [桐 内 氧化 制备法 了纳 米Al 9 】 用增 O
形 ,均尺寸约 为 1 ln平 2 l, 颗粒之T 距 间约离 为 n2 0 .m
强 铜 复合材 基料, 化 相 . 强 :颗 粒状 为 长形 圆面 质 量良好 ,状规整 , 末 装 填 量 为 4% ～ A0 O,l形 粉 55 %
均 呈分 布 ,匀位 错有 明 显的 扎钉 作 用 . 在制备 对过 程
,中内氧化 法工 艺 过 程对所 中需的 氧 量 含难 以
控制 , 且
生 成本 产高 ,以 行进 规模 的大广推应 用 所 有
一 定的 度难.
在氧 化内 法的 基 上础 , 孟 等会[ 对钢件 渗 1邵 o1硼
铜及合 金 内 氧化 进行 了 期研长究 提.出 了 硼 化内的 概念 .谓 硼 内是化指控 制 工艺 条 ,件向 金 所使1
3复铸合 造法 .
复合 造法铸 将 增是强相 与基 体一铜 起熔 化或
属
内扩散 的硼原子 不 与 基体金属 形成 连 的续化硼 搅边拌 基体熔 体 边 加 增入强 相 ,然后 再 剧搅烈拌
表层物 , 只与 固溶在 基体 中 的合 金元素 成 弥 形散 熔 体 至半 固 态 入铸,型 , 制注 备铜基复 合 材 的方 料 布 分的硼 化物.铜 基复合 材 料的表 次 层聚 了集
量大 寸尺 较大 的硼化物 . 其间 也分 布 较 细有 的小硼 [ 法 这种方 法 可以 一 在定 程度 解 决上 增强 相 的 1 5】
偏析问 题 . 而且生 产 工艺简 单, 适应 复 合材料 大 规模 业工 生 化 .产 一 定有 发 展优的 .势制 备 的出材 但 性料能 低 较 张鹏 等.[采 用半 固态加 工方 法 对 石墨增 铜强 日复基合材 料进 行了 究 研.结 表 果 明 ,半 着固 浆 态 随 料固相率 的增 大 .石墨颗粒 的浮上偏 聚 度 逐 程渐 小 减当采.用固 相 率大于 4 %半的 态 浆固 料行进 0 铸 时 , 造墨 颗 粒石 上 浮的 聚现 象偏得以消除 ,获可
化 颗物 粒 , 内在 化层 硼 行平 体表基 面 内向推 的进 过程 中 ,其 前 沿 现出由 细更 小点 状 的组 成相 的 区域 . 对氧化工 艺内进 行控 制使弥 ,散 分相 更布均 匀, 或尝试 新强 化相的是 内 氧 法 化 可考 以 虑的发
展 方 向
1 末 冶金粉法 2
.末 冶 金粉 法主要 工的 艺 过程 为 制 :取 合 粉复 得 石 墨颗 粒均 分 匀 布的 墨 增 强铜石基 复合 材 料. 末 复一合 粉 末 成型 复合一 末粉烧 结 … 要. 用 于 】主
制备 颗粒 弥散 强类 材化 .料工 艺熟 , 成料材性 也能 一
树张玉 等 [ A将l, i , 2 3 以 及 C 7 粉JT 粉 OB粉 u 按粉 定 比混例合 .在 能高球磨 机 球 磨上1 , h后0 制 压成 1xn 10I 圆的 柱块状, 0 mi 2 I ITT干态 下 除气 l , h
较好 , 但 存 在生 产 工艺复 杂 产,效 率 等 低不足 .
生
保搅 烧在结 过 程中 . 采 用热等 静压可得 到 较
致密的 材 然 后投入 熔化 的基 体合 金, 温, 一拌 时段 ,
间 2 .r i C ,料 材料 的 度密 分均 匀布 ,且 有利 于 提 高料材 综 的最 后 浇 注成型 . B/ uZ 复T合 料材 制备 的 优 5 ℃化 × h固溶 0 4+ %轧 制变形 0 ℃+× 50l h 性合 能 尝.试在 粉 制末备过 程 使中用 不同 强 的 化 艺 工为9 0 相l也是 粉末冶 金制 备工艺 发展 的一个 方 向. 董树荣 等 [ 用粉末 冶法金制 备 了 米 纳 管碳 增 】 时效 , 在 工 艺下此 ,料 的显微 硬度 为 l 材 3 8 H, v抗 拉 强 度 3 1M为P , 电 率导为 8. 6 ICS 8 a 1 %A . 6
i2 r复 .合材 料 的 断 为 裂 韧 性断 裂机 制, C其 强铜 复合材基料 ,纳 碳 管 体米 积 数分 著显 响影复 T /B uZ合
材 料综的 合 性能 ,纳米碳 管体积 含量 在 l %左 导电 性 与基 体增 和强 相导 的电性 粒, 子 的积体分 2 右时 .复 合材料 的致 密度 和度硬 达到 较 好的合 综值. 根据 粉末 冶 金 特点 , 的们发展了 末粉 塑 成注 人型
.在粉 冶金 末工 业中到得 很了 大 发展, 证 明 并 数,并粒 子粒 度的及分布 状况有 密切 系关 .
用
合 铸造 法复制 备复合 材 料 .时 在 拌搅过程
中
于剧, 地 搅 烈拌, 由 会卷入 大 量 的 体气 ,铸 造 在
是 批量 生产 小 尺 寸 复 杂 状形产 品 经 济 效有 的 方 程过中无 排法 除 ,在铸 件中 成形气 孔 , 大 大 降低 了
法 . nYa 等g 研 [ 究 铜含l % , 50 , 量质 分 材料 的性 .为 了尽能 排量除材 铸 料 过程 造中的 气 】 0 l%2 %( 数 钨)铜 材 的料塑 注 成型 .末装 填量 体 积分 数 孔 , 用 空铸真造 可 消 以搅拌 过 程 除的中 吸 ,气的 粉 采 但 为 5 , %塑成 型的 坯料经熔 烧渗结 后获 得 密 致,2 注 增 加 了 设 费用备, 增长 了工 流艺 程. 以 铸 造过程 所 熔 体 的中气 除是复合 铸造 方的 法大难 点 一.
细 晶 钨 铜的复合 材 (料u ) 密 度可 达 9 %, W C 9,横
7 4
加工艺 2工 0年第3 卷第 6 07 期6
维
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材 料 热 处 理
机1械 金合化 . 4
压1力 浸 渍法 . 5
机 械合金 是化 用高利 能 球机磨 按 一, 定例比
压
浸渍力 法 是在一定压 力 下,将 增强 预 制
体
混金合属粉末 和强 物质化 , 研磨 复 .二 者复 反反使
形变 ,碎和粘 而合合金化 和均 匀 [化 粉.1 该 方种法 8】 可将 熔点相差 悬殊 的两 种 属 ,金 属金 化合间 物合 金 化或 复化合 而且,在 磨球 程过中 可以原 位 反应
形成增 强 相 .
件
在浸 铜或铜合 的金 体熔中 使 ,体 熔预在 件 中制
浸透 , 成形复 合 材料的方 法[ . 力浸 渍法可 制备 2 压 4 】
各 尺种 大寸小 部的 件.而且 化强
相 的积体 分数可
,调化 相种 类的 多 , 强工艺 简单 可近终,形成 型 . N ii 等 阎用oC — i 属 液浸渍 C预 S制 s nh u T i金件 备,了 C —i i 制 T. Cu 复材 料 .合 S果结表 明. T 随 i 量 含的增 加 ,料界面结 强 合度增 强. 晶界 生发 材 在了
系一列 化的 反 学应, 生 了成 TC, ii S T Ti C , i S i
通过 高球能磨 将金属 粉 和铜钨 粉混合进 行长
时 间研 磨 可 ,得制 高均度匀 分 布超的 钨细铜 合 复 末粉.其具 有 极 匀纳均米 尺寸 的钨相 和铜相结 晶 组 .织含 铜 3% ( 量 分数 ) 铜 钨 合混粉球 磨 质 0 5 的0 h后, 得 到 2 ～0 n的 钨相 . 纳 米此粉 成 0 可 m 将
3 型 在并 较低 温度 下 烧 结 . 得 到 相 密对 度 可9% ,晶 粒 60 n 组织 均匀 的 钨 铜复合 材 8 0钨 ,m料 . 1[ 91
等
, 相界晶 中形 成渡过 层. 材 料响的界 结面合 在 强 度 .N影 oi g等在阳1 9 3K下 C. —i 用3u T 属金 浸 液
S渍预C 制制件 备了复合 材料 研究 了. 基体和 增 i
强 S体C 润 湿性的 .在 态 C 液— i金 和S界C i u T合i
面上 形成 了 T C相 . 他 们认 为 T 相 C 的形成没 i 但 i 有 改 善C —i SC 的 润 性湿 而. S是和 C uT向和 ii Cu固溶中 .改善 了材 料的湿 性润 .
S
u r2以 Ca e等[ o tu 时或效 硬 化的C T i为基 u 体. 用机 合金化械方制法 了 T备弥C强化 散的C iu 复 基合材 .料C粒 T直 径 为子1～ n0i 0 5 ,分m 在布 晶界 上 . 阻 晶界 碍滑的移 .复 合材 料 的 粒 晶尺寸 为 10
0 5 1n 材料 有比 较高的 蠕 变强 度. 0 0 ～ . n
压 力浸用渍 制 备法基铜 复合 材料需 要 铜 基体 增 强和 相 之有 间良好的润 湿 性. 而且 增强体 制预 件 制备的 也 是比 较 复 杂的 艺 工限. 制了 压浸 渍力 法更
广 的应用 .泛
T k
sih 用[ C— ia aah 等 2 】 luT— 和 CC— r uZ. C 体 .系机 用械 合金 化 方 法备制 了TC 和 Z 弥 C散强化 Ci u基r 复材合 料.在 8 00 ℃ 进行 结 烧 后,u基 复 合材 料 C
强的度 分 别 达到 5 05 M0P1 ～6 a和6 775MP . 5～ 2 a
1 溶胶一 6 .凝 胶 法
溶胶
一胶 法 是 2 凝0 世 6纪 年 代 发0展起 来 的一
显 示了 好 的良学力性 能. e S. . hB L等 n用 械 合机 金 化 方 制 备法 纳了 晶 的 米 —i uT CC 复 材合料 . 并 用高 维温 氏硬度 仪 试 测了材 的硬 料 , 度结 表 果明, 纳米 构 结的 C— i 复 合 材 料 蠕 变变的形 发 在 生u C T金 属 基 相 中 体. 散弥 分 在 晶 布界上 的T C粒 子 和
i位错 阻 了晶碍 的扩界散, 提高了 料材的蠕 变 变形
种 制
玻备璃 ,陶等瓷无机 材 料的新 工 . 艺其 本基
原理是 将 属醇金盐 无或机盐 经水 解 直
接 成溶形 胶
或
经凝解 形 成溶 胶, 后 溶使 聚合 凝质胶化 , 然 再将凝胶
干 燥 , 烧 除 有 去机 成 分 , 最焙后 得 到 无机 材 料 .胶一溶胶 法 有具 多许优 ,点如化 学均 匀 凝
例
性 , 好纯度, 高颗粒细 , 操作简 便等 . 贾 民燕 等采[用 溶 一 胶胶 和法热压 烧 结相 2 8 凝1结 合 的新工 制艺 超备 细 I 3A p散 弥强化 铜材 料. 用O Sl G ol— e术 制技 初得生 态 A O I3 H)( 胶 溶后, 加 还入 原 粉铜, 取A p C 制 0l , u复/合 末 , 后粉进 行 热压然 烧结 得 到超,细 A 3I p散 弥 化铜 强 材料 .O 这 用种 工 制 备艺的 弥散强 化 铜 料 具材有 致 高 度 ,密强高度 ,高 电导 率 及 高温 热稳 定 等性优 点 . 23AI p颗平均 粒寸约尺 01O m.颗粒, 问 距0 m ,. 3 9 0 ℃0 火退 后性能 改 变很 小.超 细 A3 散 I强p O弥化 铜 有具高 强度 , 电导率 和高导热 率, 高而且 高 在温 长工 期 作条 下其件 各性项能 改 变较均少 ,即材
料的高 温热 稳 定 性 . 好
能 力. 仕董节 等 利用 机 械 合 金 化的C ( i 过 u , B)T饱 和 固 溶 在真 空 体加压 结 烧 中炉进行 加压 烧 结 , 制 备 了T B 强增 基 铜复合 材料 . 研究 明 表BT i i增 强 铜基 复合材 料的 最佳 烧 结度温为 80 ,9 材 ℃料
的硬度 随 TB含 量 增的加 有所 提 高,电导 率 i而
则
随之下 降, 材 料软化的温 度 基本 持保 在9 0 0 ℃
左 .右
目 前机械. 合金 化 备制 铜基 合复 料最 材 大缺 点 长是 时 球 磨间带来 杂 了铁 质量含 的增加 , 而这 将 降 烧低结 后的铜 基 复 合 材料 导 电导 的热性 能 此.外 机合 金械化 工艺 杂复, 艺 工 时间 长,经 济 效 益 不高也是 影 响械 合金机 方化 法广泛应 用 的障碍 .
加工工》艺0 72 0 年 3 第第 6卷6 期
75
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材 热处料理 (
3溶一 胶胶法 工 艺过程 易容控 制, 增 强相颗 细 粒 凝 原位 变 形法是 将 合铜金 经多 次 挤 压 变形后 .
小,
成本 低, 有很好 的工业 用应 前 景 .
1 燃烧合成 法 . 7
金合元 素 在铜 基 体中形成 维纤状 ,对铜 基体 进
行强化 .[23 4 0世纪 7 1 0 代年 末在研 究超 导 合金时 发
现,
态C— 铸uNb 金合经 大量 拉 拔 变形后 .形成N b纤维分布 在 C 基u体上 的合 材复 料[.B t hr v3 o cao 5a】 等[制 备 的 — bC合 复 料 具材有小 的 晶 粒 尺 寸 3,6 1 uN 的抗拉高 强度 . 一0CN 1u% b复 合 材料的抗 拉 度 强
燃 合烧成 利 是用化 反 应学 自身 放的 热 反使 应发自 维持 制备 而 料 的新技 术[材, 2 其 产 纯度品 高,9 1 程过迅 速,时 ,启 动 应反 需
时进 行点 火 ,外省 除 不
需
外 ,热 简以 设 化备 ,省 能 源 ; 中品 有极 可可 节 产 能
出现 非平 衡相 亚或稳相 , 活品性 高: 以材使 产可 料 的合 与致成密化 同时 完 .不 成仅扩大 材了 合
料所成用 料原来 ,源 降低成本 , 还有具 很的广用性 .应
达
到 1 a其 导电 率达 到 l I %C .Bsl .GP . 6 0 AS i lei 等p 快用 凝速固 末粉 取 C 制— F (5 分数 积) 刀 ul% e 体
压 坯 由.于 原组始织细 , 化中拉等拔 变 形 ( ) 经~r - 5/ 后,复 合材 的料强度 即 可达l 0 a 0 M P经 .大 变 较
0 形 7 ≥后 ,e纤维5 厚 度 达纳 米级 ( 4n, .) F约 )
赵m 渝昆等[ 用 C i — O3l T—u 体C 燃 系 合烧 了成C 0 一 u 1 %
iT uC2 % i TC u3% T C, 0一 C 一 0 C, 一,0 iC u4 T%i 和C一 u C
似
于须 晶, e维 已接 近 理论 强 度 , 进一 步 变 F纤 形冷会 其 发使 生裂断 .合复材 料 屈 服 仅 C时u基 体 屈 服, 纤e 维保 持 弹仍 变性 .此时 形 , 复F 材合 的 料屈
服强度 和抗 强 拉趋 度于 饱 和 英 民., 立 大 王[毛 3 8 】
5%T C复合的 材 料 计, 了算应 反发生 的 热 学 力 i
可0 .能 在并实验 过 中用 程DA 测 试 到 放 热了 反 T
应
发的生 究, 表明 . C 研 随 质u量 分 的数 增材 料加 的 致密 度增 . 加i CT颗 粒直 径 小减 Z.r if 等 ar[a 3n r 1 用燃烧 合 成制法备 了 C —i 合 材 料他们 发 , TuC 复现 在反应 程 中过 .先 成 形C— i uT首 固 体 溶,然后 Ti 脱 和 C发溶生 应 , 合反成T . C
i燃烧合 成法 增对强 相也 有 择选性 必 ,选 须用
通过对 不 同成分 的 C — g 金 进 合 行大形 变 量 拉 u A伸及 处 理热 , 成 了具制有高 度强 ,电 导率 纤 的 高 增维 强复合 材 料 , 合 金 材线 的 拉抗强 度 达 到 11 .
G
,Pa 电 率 为导8 0 I% S C A. 对 合进金行 形大变 量拉伸
使合 ,金 素 的元 枝状结晶构 转变 为纤 维 构 ,结 从 使合金 成而 所谓 为纤维增 强 的复合 材料 .这 样高强 度 的银 纤 维成为 载 的主荷 要 承载 者基体 , 仅 起铜 着联 银接 维纤 ,向银 相纤 维传 递 载受应时 力 及在 部 分银 纤 维 断 裂时承 局担 载荷部 作用 的, 材强 料度 主要取 决于银纤 维相 的度及强 体 积 分数
可. 发 以 自蔓生延反 应 的体 ,同系材 时 料致密的化 也 是 一个 值得 研究 方的 向 .
1 溅射 成型 法. 8
射溅成 型 [法是把 属金液 雾化 成粒径 很 小 的 32】 滴 ,液它 们 有具 很 大的体 表 面积 ,时同又具 有 定 一的高 ,这温为 溅射 程 过 中的化 学应反 提 了驱供
动原 形变位 法制备 的复 材合 料 有高 很强的 和度
一
力
,借 助液滴 飞于 行过程 与雾 中化 气体之间 的
化
定 电的导率 , 工艺复 ,杂要 多次 间中退 火, 但 需
学应反 或,者 在基 体 沉上 凝 积固程过 中外加 与
粒子 间之的 化 学应 反 成粒, 细度小 , 散 均 匀的增 生 分
增 加工了艺 时 间 和 量能耗消, 使原 位形变 技术 的应用 受 到了 制 限
强相 陶.瓷 粒子 或 金属 间合化 物 子 .溅射粒成 型法 可 以在 材料 中 得 分散获 匀 的大 体积均 数分 的 强增
2 结束语 随着科
学技术 的飞发速展 ,对 高强度 高 导电 铜 基 复 合材 料的 求将需会 越来 越 大性 能要 ,越 来求越 高 .前 目,这类 材 的料性 能还 偏 低,生 成本 偏产高, 不易 批量生 .因产此 一步 提高 ,类这材料 的进性 能 , 低降 生 产成 本 善,生产 工 艺 , 应大 规 完 适模
工化业 产是研 生究 方 的之向 一再者.,对 铜基
粒子
, 原料 成本 低 , 工艺 简 . 单
Z gn 等[用溅射 成型 法制 备 了W,C u ii a3 31 T 弥C 散 强化C u基复 合 材料 . 溅 射过 中 程匀均 散分的
CW和 T C 粒 子有 地 阻碍 了铜 晶粒 效的 大 长, i复
合
料材 晶细粒 小.但 复合 在材料的 面界上有 密高 的位度 错 成, 复材 合弱料的界 面结 合 , 造 使 材料 现脆性 断 呈 裂的特征. 且溅而 射 型成制备 的材料 需 进 一步 制压, 提高致 密 度,加 了能 量 消耗 . 增 1
原 形位 变法 . 9
复合
材料的 基 与增体 相强 间之的界 等 面进 行基础
性研 究 , 可为 基铜复合 材 的开料 提发 有供力的
理论
根 据 以.助 借他 其复 合料 材等 研究的成 果 所,调 整, 移 植 到铜基 复 材 料 合的制研和制 备 , 已起 引
也
67
燃加工工》 07 2艺 0 第 3年6卷第 6
期维资普 ht讯p://wtw.cwvqpic.m
国内o外材料学 者关注的. 整 而体言 .就 这类 料 的材 开 发 有 进一 步努待力 . 参 文考献 :
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.社 2020 .
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[ N g6,ioh k, d to. e,a itfh t re si 2y 】 ioK ysi Iea e1t blyoo— sdeS bC W t ip l uCd —i l y]N[ipnK n o Guak io ma io i i u T lqa o , Jp o zi k k a /su l f hJ te
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n2[3 ]华 均 郑 建 国, 控 .溅射 制 法备碳 化 钨 薄 的 膜 研究 应及用 黄进 磁
展
[ 江】化 工, 0 53 () 3 3 ..J 浙2 ,06 1: 6—3 [3 ui 3 Z】 gA,P l ,p Sl d ana amR ueva ,A 1 cet ocr d e t.ors u t e a Mi run
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复材 料 0 ,,1 8 : 5.2 (4) 2— 0 4
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3 】 高海 燕 ,俊 达,,. 变 铜 基原位 复 合材 料的 究 现研 状 王及疏 等形 展 望[】 料 导 ,报0 26 ) (97 . . 材 J20 , 0: —3 18 [5 3】 oR urs ,JDuvl or s tu 1 prre daf xd ie grr a, Rid ee ., e oi ns ug a Pt l
npig ou Nb p cs n tu tr a o ti—l inc nni n f C- u e od co siw n mnecraspeni g rh
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6 】张 鹏1 ,建忠 . 一墨 合复材 料的 半 固 态铸 造 研 究 . [合 材 崔 铜石 复 】
料 学 报J, 0 21 () 15 2 0, 9 1: . . 4 4
[ 7 1张 ] 玉 树 光, 辉.位 反 应 T B /— r 合 料材的 力 与学电 闵 i2Cu原 复Z学 性 能】[能 料材 , 00 3 ( )6 7 . —J.功 2 0, 3 9: 2 102 [8 a Br a B Bm rb erSuec dpae o fi1】 Km i N, a yk G, aegrM .t tr nrp re o ts muea —xto i o [. un l ft m i c mpase JJ arl rt 】o o aM rl ce ci t is e e a Sne t
s 91 ,37 :1 4 tL r9 , 14) ( —44 .e 5 5[9 cBA ,d r sR arlW, t,1 rf ai e a i r ] ek1JE wa d M r lFJe . ot nb ho v ae De mo
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金 稀 有属金材料工与, 程0, 09— )8 . 21 (: 5 9 0 3 42.2 田
加工工艺 07 》
02年第 3 卷第 6 6 期