弥散强化铜功能材料

弥散强化铜〃制备工艺
性能
1. 机械合金化法
2. 机械混合法 3. 复合电沉积法 1. 内氧化法
外加颗粒法
结构 原位合成法
2. 溶胶 -凝胶法 工艺 3. 共沉淀法
弥散强化铜〃机械合金化
在机械力的作用下，粉末经过反复挤压、变形、断裂、焊合过程， 最终形成弥散巨晕分布的超细粒子
增强相 粒子
Cu粉
机械合金化
弥散强化铜〃实验室研究
Al₂O₃/Cu复合材料 1. 行星高能球磨能有效固溶Al₂O₃颗粒和掺杂元素到铜基体中，并 制备的弥散强化铜粉末粒径小，均匀分布 2. 弥散强化铜进行微量银掺杂，银元素在Al₂O₃与Cu界面偏聚，有 效抑制了氧化铝晶粒长大，改善了材料力学性能
弥散强化铜〃实验室研究
1. 从制备工艺入手，结合内氧化和机械合金化的优点。利用机械 合金化产生的高能使Cu-Al合金粉中Al相被CuO氧化生成均匀分布 的细小弥散相
Cu-Al合金粉
CuO粉
ห้องสมุดไป่ตู้
机械合金 化-内氧化
还原
烧结
成型
2. 添加少量掺杂元素，杂质在界面偏聚改善金属陶瓷界面 掺杂元素还可能在铜基体固溶改善材料力学性能
高强度（强度可达550MPa，为纯铜2倍）
性能 高导电率和导热率（导电率可达 85%IACS，与纯铜相近）
良好高温强度（软化温度达800-900℃）
结构 应用
工艺
弥散强化铜〃结构与性能
亚微米甚至纳米级增强相微粒在晶界、亚晶界和晶粒内 性能 部均匀弥散分布
1. 导电率
电子定向传输会受到界面的散射而减弱。增强相粒子的存在 肯定会降低导电率，但是第二相粒子颗粒细小并且弥散均匀 结构 工艺 分布，对自由电子的散射作用较小，并不会明显影响导电率
弥散强化铜功能材料
弥散强化铜〃提纲
1/ 介绍 2/ 应用 3/ 强化机制 4/ 制备工艺 5/ 实验室研究
弥散强化铜〃介绍
弥散强化铜是一种具有优异高温强 度，良好导电导热性的高性能功能 材料 通过添加少量的第二相颗粒，弥散 强化铜在保持铜合金良好导电导热 性的同时又提高了机械强度
弥散强化铜〃性能与应用
缺点： 内氧化所需氧量难以控制 工艺复杂
弥散强化铜〃实验室研究
Al₂O₃/Cu复合材料 值得我们研究 需要我们研究 如何使增强相弥散均匀分布在铜合金基体中 陶瓷金属界面润湿性差，结合程度低 工序繁琐，工艺参数难以稳定
1. 颗粒硬度高，高温下热稳定性好 2. 生成自由能负值大，结构稳定 3. 对Cu基体不溶性
还原
烧结
成型
优点： 控制基体成分 控制氧化物颗粒分散度 工艺简单
缺点： 机械合金化过程中易受到污染
弥散强化铜〃内氧化法
内氧化法是利用合金中某些活性溶质元素的选择氧化，通过控 制温度、时间、氧分压等工艺参数获得强化相弥散均匀的铜基 材料
Cu-Al合金粉
CuO粉
内氧化
还原
烧结
成型
优点： 解决了金属基体和陶瓷增强相 粒子界面润湿性差的问题
2. 力学性能
弥散的增强相粒子通过阻碍位错、亚晶界和晶界的运动，显 著地提高材料的力学性能和再结晶温度
弥散强化铜〃强化机制
1. 钉扎位错强化机制 位错运动时必须绕过或切过弥散增强相粒子， 增加了位错运动阻力
2. 钉扎晶界强化机制 弥散增强相粒子对晶界、亚晶界起到钉扎作用 高温下，位错密度小，钉扎晶界强化机制币钉扎位错机制更为重要， 所以弥散强化铜有较好的高温力学稳定性