钼铜连续梯度功能材料的制备

些缺 点 ， 如制备 的梯 度功 能材料 样 品 的体 积小 、 结
构 简单 、 梯度 连续 性不 强 ， 不具 备产 业化 推广 条件 还 或较强 的实 用价值 。】 ｌ 本文 所讨 论 的是 一 种连 续 梯 度 ＭｏＣ ／ ｕ功 能 复 合材 料 的制备方 法 及 性 能 ， 文 制 备 样 品 具 有组 分 本 梯度 连续 变化 、 开发 成 本 低 、 作 简 便 、 品 体 积 可 操 样 大可小 等 特点 。 由于 本 文采 用 了特 别 的 制备 方 法 ， 所制 备 的钼铜 复合材 料性 能优 越 、 合强 度高 、 结 加工 性能 出色 ， 完全 具备 了实 际应 用研究 的价 值 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｍｏ Ｃ ｏ ｓ ｅ ｍａｅ ｉ ｌ ａ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｉ ｏ ｔ ｕ ｕ ｒ ｄ ｅ ｔｂ ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｄ ｖｃ ｓ ａ ｄ ｕ ｉ ｕ ／ ｕ ｃ ｍｐ ｉ ｔｒ ｓ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｗ ｔ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｇ ａ ｉｎ ｙ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｉ ｅ ｎ ｎ ｑ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｉ
色， 而铜 则 呈紫 红 色 光泽 。通 过 低 倍 数 显微 镜 可 以
直观地 观察 到 Ｍｏ ｕ 布情 况 。 图 ３是 采 用本 文 —Ｃ 分
图 ２ 加 料 系统 示 意 图
Fra Baidu bibliotek
介绍 方法制 备 的 ＭｏＣ ／ ｕ梯 度 功 能 材料 截 面体 视 图
１ １ 试 验 系统简 介 ．
以及分层模压法截面体视图的对比。从图中可 以清 楚看 出采 用 本 文方 法 制 备 的 ＭｏＣ ／ ｕ梯 度 功 能材 料 无明显界面分层 ， 从上到下整个截面， 最上面几乎全 部为 灰色 的 Ｍｏ 看 不 出有 ｃ ， ｕ的颜色 ； 向下逐渐 出现
第３ ６卷 第 ３期
２ １ 年 ６月 ０２
中 国
钼
业
Ｖ０ ． ６ Ｎ ． １３ ｏ ３
ＣＨＩ ＮＡ Ｍ０ＬＹ ＢＤＥＮＵＭ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
Ｊ ｎ ０ ２ ｕ ｅ２ １
钼 铜 连 续 梯 度 功 能 材 料 的 制 备
马全智 ， 院军 ， 孙 武 洲 ， 学武 ，卜 阳 厉 春
７０ ７ ） １０ ７ （ 金堆城钼业股份有 限公 司， 西 西安 陕 摘
要： 通过 自行设计 的试验装置 以及独特 的加料系统 ， 制备 了具有 连续梯度 的 ＭｏＣ ／ ｕ复合 材料。经过样 品截面
体视图 、 相组 织 、 金 能谱扫描 、 密度 、 硬度 、 电导率 、 热导率 等一 系列检测分 析表 明， 品不但 在厚度方 向上 Ｍ 样 ｏ—Ｃ ｕ
模 具之 上 ， 接 口密 封 ； 入 无 水 乙醇 作 为 沉 积 介 将 加 质 ； 动搅拌 装置 ， 开 缓慢 推 动加料 推 杆 ， Ｍｏ粉 、 ｕ 使 ｃ 粉按 比例均 匀沉 积入模 具 之 中 ； 积 完 毕 后静 置 ３ 沉 ０ ｍｎ 小心 地取 出模 具 ； 阳模 在 材料 试 验 机 上进 行 ｉ， 加 模压 成形 ， 脱模 得 到成形样 品。 将样 品置 于烘 箱 中 ， 烘干 温度 １０ｏ 烘 干时 间 ０ Ｃ， ２ｈ 得 到样 品素坯 。 ， Ｍｏ的熔 点 为 ２６２ｃ ， ｃ ２ Ｉ 而 ｕ只有 １０４ｏ 两 ＝ ８ Ｃ，
的手 段实 现梯度 功 能材料 （ Ｇ 组 成 成分 、 观 结 Ｆ Ｍ） 微
温部 件 ， 可代 替 Ｍｏ 为其 他 武器 中 的零 部 件 ， 也 作 如
增程炮等。Ｍ ／ ｕ ｏＣ 复合材料也可作为固体动密封、 滑 动摩擦 的加 强筋 、 温 炉 的水 冷 电极 头 以及 电加 高 工 电极 等 ， 应 用前 景广 阔 ， 其 还有 待 于进 一 步开
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积法 、 物理气 相沉 积 （ Ｖ Ｐ Ｄ）和化学 气相 沉积 （ Ｖ Ｃ Ｄ）
料仓 中 ； 内径 为 ４ ０ｍ 的 模具 组 合 好 之 后 直 接 将 ） ｍ ２
等 。以上不 同 的方 法 均具 有 各 自的特 点 ， 时亦 有 同
一
置于收液槽 ， 去掉 阳模 ； 组合好搅拌沉降装置并置于
者相差悬殊 ， 普通的烧结方法无法完成样品烧结 ， 若 温度 低则 样 品不能 致 密 化 ； 温 度 较高 则 形 成 液相 若
烧 结 ， 去梯 度意 义 。本 文选 择使 用 Ｓ Ｓ烧结 方法 ， 失 Ｐ
不但能使样品烧结 而且烧结时间很短 ， 更难得的是 性 能上 佳 。经 过 ＳＳ烧 结 之后 得 到 了 ＭｏＣ Ｐ ／ ｕ连续
发 一 。
ＭｏＣ ／ ｕ复 合 材料 的开 发始 于 ２ ０世 纪 ６ ０年 代 ，
首 先前 苏联 学者对 钼铜 材料 中铜 含量对 材料 膨胀 系
数 的影 响进 行研究 。７ 代 ， 内对 钼 铜 材料 作 为 ０年 国
收 稿 日期 ：０ ２— ５—０ ２１ ０ ３ 作者简介 ： 马全智 （９ ９一） 男 ， １５ ， 高级工程 师 ， 现任 金堆城 钼业股份 有 限公 司 副 总 经 理 。
ｆ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｉ ｈ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｄ ｙ ｏ ｒｅｖ ｓ ｔｉ ｎ ｉ ａｅ ｈａ ｏ ｎ ｙ ｔ ｅ Ｍｏ—Ｃｕ ｑ ａ ｉ ｅ — ｅ ｄ ｎ ｙ ｔｍｓｗｈ ｃ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｄ ｍａ ｅ ｂ ｕ ｓ ｌ ｅ ．Ｉ ｓｉ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ｔｎ ｔｏ ｌ ｈ ｕ ｌ ｙ ｐ ｒ ｔ ｃ ｎ ａ ｅ ｅ ｉｔ ｏ ｔｎ ｏ ｒ ｄｅ ｔｏ ｉｎ ａｅ ｎ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｉ ｏ ｏ ｖ ｏ ｅ ｔ ｇ ｘ ｓｓ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕｓｇ ａ ｉｎ ｒｅ ｔｔ ｄ ｉ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｈ ｒ ｓ ｎ ｂ ｉｕｓ Ｍｏ— —Ｃｕ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｉ ｔｒａ ｅ ｂ ｔ ｏ ｉ ｅ ｎ ｅ ｆｃ ｕ ａｓ ｏ ｈ ｓｃ ｌｐ ｏ ｅｔｅ ｘ ｒ ｓ ｒ ｄ ｅ ｔｃｅ ｒｙ ｔ ｒｕｇ ｅ ｅ ｆｔｓｉ ｇ ａ ｄ ａ ｌ ｓｓ ｓ ｃ ｓｓ ｃ ｉｎ ｓｅ ｅ — ｌｏ ｓ ｍｅ ｐ ｙ ｉ ａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｅ ｐ ｅ ｓｇ ａ ｉｎ ｌ ａ ｌ ｈ ｏ ｈ ａ ｓ ｒ ｓｏ ｅ ｔｎ ｎ ｎ ｙ ｉ ｕ ｈ ａ ｅ ｔｏ ｔｒ ｏ ｉ ｇ ａ ，ＯＭ ，ｅ ｅ ｇ ｐ ｃｒ ｍ ，ｄ ｎ ｉ ｒｍ ｎ ｒｙ ｓ ｅ ｔｕ ｅ ｓｆ ｙ，ｈ ｒ ｎｅ ｓ，ｅｅ ｔ ｃ ｌａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｄ ｃｉ ｉ ．Ｉ ｓｔｓｉ ｅ ｈ ｔｔ ｅ Ｍｏ ａｄ ｓ ｌ ｃｒ ａ ｎ ｈ ｒ ｌｃ ｎ ｕ ｔｖｔ ｉ ｙ ｔｉ ｅ ｔｆ ｄ ｔ ａ ｈ ／Ｃｕ ｉ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ＧＭ ａ ｌ ｓ ｍａ ｅ ｂ Ｓ ｒ ａ ｈ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｏ ＭＧ． Ｎｅ ｄｌｓ ｏ ｓ ｙ ｔ ｒ ｓａ ｂ ｉ ｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｏ ｔｎ ｏ ｓ Ｆ ｓ ｍｐ ｅ ｄ ｙ Ｕ ｅ ｃ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆＦ ｅ ｅ ｓｔ ａ ｈｅｅ ｉ ｒｇ ｔａ ｐ ｉ ａｉｎ
规模 集成 电路微 电子 器件 中 的热 沉材 料 。
多特殊的物理性能 ， 如无磁性 、 定热膨胀系数 、 高弹 性 模量 、 电 导 率 、 导 率 等 。所 以 Ｍ ／ ｕ复合 材 高 热 ｏＣ
料 适用 于 电真空器 散热 元件 、 大功 率 的集 成 电路 、 微 波 器件 、 一些 特 殊要 求 的仪 器 仪表 元 件 等 方 面 。另
质量百分含量具有连续梯度 ， 且没有 明显的 Ｍｏ— ｕ Ｃ 结合 界面 ， 而且各种物理性 能也存在 着明显 的梯度 变化 。这说 明本文制备 的样 品符合连续梯度功能材料的要求 ， 具有 良好 的应用前景 。 关键词 ： 钼铜合金 ； 梯度功能材料 ； 连续梯度 ； 钼粉 ； 钼
中 图分 类 号 ：Ｇ ４ ． １ Ｔ １６ ４ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— ６ ２ ２ １ ） ３ ０ ８— ５ １０ ２０ （０ ２ ０ —０４ ０
梯 度功 能材料 。
１３ 试 验设 备 。
本 文 除使 用 了 自行 设 计 的试 验 系 统之 外 ， 使 还
用 了 Ｙ Ｓ一 ２ ＷＪ ０ Ｈ ２ ９ 一１ Ｔ万能 材料试 验 机 ；Ｐ Ｓ Ｓ放 电
等 离 子 烧 结 炉 ； Ｎ ４ ０ 扫 描 电 子 显 微 镜 ； ｅ Ｓ ３０ Ｌｉ — ｃＭ Ｆ Ｍ金 相 显微镜 ； Ｓ一３０ ａＥ４ ＨＢ ００型数 显布 氏硬 度
ＰＲ ＥＰＡＲＡ ’ｌ ｌ０ ’
’Ｊ Ｍ Ｏ 【 Ｒ ／ＣＵ ＣＯ ＮＴｌ ＵＵ ＵＳ ’ Ｍ Ｎ Ｇ
Ｍ ｕ ｎ—ｚｉ Ｕ ｕｎ— ｕ ， ｈ ｕ Ｌ ｕ —Ｗ ， Ｕ Ｃ ｕ ｙｎ ＡＱ ａ ｈ，Ｓ Ｎ Ｙ ａ ｊｎ ＷＵ Ｚ ｏ ， Ｉ ｅ Ｕ Ｂ ｈ ｎ— ａ ｇ Ｘ （ｉｄ ｉ ｅ ｇＭ ｌ ｄ ｎ ｍ Ｃ ． Ｌｄ， ｉｎ７ ０ ７ ，ｈａ ｘ， ｈｎ Ｊ ｕｃ ｎ ｏ ｂ ｅ ｕ ｏ， ｔ． ， １０ ７ Ｓ ａｎ ｉＣ ｉａ） ｎ ｈ ｙ Ｘａ
ｆｔｒ ｕ ｕ ｅ．
Ｋｅ ｒ ｓ： ／Ｃｕ Ａｌ ｙ；Ｆ ｙ ｗｏ ｄ Ｍｏ ｌ ｏ ＧＭ ；ｃ ｎ ｉ ｕ ｕｓｇ ａ ｉｎ ；ｍｏｙ ｄ ｎ ｍ ｏ ｅ ；ｍｏｙ ｄｅ ｕ ｏ ｔｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｌｂ ｅ ｕ ｐ ｗｄ ｒ ｌｂ ｎ ｍ
Ｏ 前 言
ＭｏＣ ／ ｕ复 合材料 是 一 种新 型 复 合 材料 ， 具有 许
外 ， ｏＣ Ｍ ／ ｕ复合 材料 比 Ｍ ｏ更耐 烧蚀 ， 具 有塑 性 和 更 可加 工性 ， 因此 可 以用作温 度稍 低 的火 箭 、 导弹 的高
钼 铜 复合 材料 的制 备方 法 主要 有 熔渗 法 、 末 粉 冶 金法 、 氧化物 还 原法 、 注射 成 型 法 、 制 复 合法 等 轧 方 法 。大 部分 的制备 方法 主要 目的都 是 为得 到不 同 铜 含量 、 组织 均匀 、 致密 的钼铜 假合 金材料 。轧制 复 合法是 具有 钼层铜 层 的功 能材 料 ， 是 钼 层 与 铜层 但 分界线 明显 ， 结合 强度不 高 。 钼铜梯 度功 能复合 材料 也是 目前 的一个 研究 热 点 。梯 度 功能材料 制备 研究 的 主要 目标 是通 过合 适
计 ；Ｎ Ｏ３０ Ｅ Ｃ １７电导率测试仪 ；Ｃ ０Ｏ 热导率测试 Ｔ ３Ｏ Ｌ 仪等仪器设备。
图 １ 钼铜连续梯度功能材料制备装置示意 图
Ｍ。
／ ／
２ 分析 讨 论
２ １ 断 口金相分 析 ．
料 仓 隔板 ／
／
１ 试 验
钼在 自然条 件 下 是银 白色 金属 ， 微 镜 下呈 灰 显
构能 够按 设计分 布 ， 而实 现 Ｆ Ｍ 的设 计性 能 。 主 从 Ｇ
要制备方法有粉末冶金法（ Ｍ） 自 Ｐ 、 蔓延高温合成法
（ Ｈ ）、 层 法 、 离 子 喷涂 法 、 光 熔 覆 法 、 ＳＳ 涂 等 激 电沉
第３ ６卷 第 ２期
马全智 等 ： 钼铜连续梯度功能材料 的制备
高 导热定 膨胀半 导 体 功率 管 的基 片进 行 研 究 ， 现 发 它 的导 热系数 高 于纯 钼 和纯 铝 ， 而膨 胀 系 数 又低 于 无 氧铜 ， 热膨 胀 与 陶 瓷 、 等 材 料 匹 配 性 好 。８ 其 硅 Ｏ 年代 ， 过 在钼铜 合金 中加入 少量 的镍或 其他 元 素 ， 通 用作与 陶瓷 封接 的无磁 封接金 属 材料 和无磁 定膨 胀 材料 。８ ０年代 后 期 国外 将 钼 铜材 料 作 为 真 空 开 关 管 和 电触 头材料 进 行生 产 和 应 用 ， 同时 开 发作 为 大