機械合金化及燒結(jié)制備Mo--Cu合金的研究.pdf

1、低銅含量Mo-Cu合金具有熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、無磁性、低密度和耐高溫等優(yōu)點，作為電子封裝、熱沉材料、連接件和散熱元件等電子封裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文主要利用機械合金化方法制備Mo-Cu復(fù)合粉末，采用氧氣氣氛燒結(jié)、活化燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)(SPS)制備了致密的Mo-18Cu合金。系統(tǒng)研究了粉末球磨工藝及燒結(jié)工藝對Mo-18Cu合金組織和性能的影響，最終獲得綜合性能良好的Mo-18Cu合金。主要研究結(jié)果如下:
　　1.復(fù)合

2、粉末球磨60小時后粉末平均粒徑達(dá)到1.25μm，粉末均勻細(xì)小，大部分Cu偏聚在Mo所提供的大量的晶界處，形成亞互溶狀態(tài)固溶體。
　　2.Mo-18Cu合金在H2氣氛中燒結(jié)，其最佳燒結(jié)工藝為燒結(jié)溫度1350℃和保溫時間2小時。合金的致密度達(dá)到98％，抗彎強度和硬度分別為581MPa和64HRA，電阻率為6.8×10-8Ωm，熱導(dǎo)率為160 W·m-1K-1，熱膨脹系數(shù)在400℃～600℃趨于穩(wěn)定值7.2×10-6k-1。合金斷口形貌

3、為網(wǎng)狀，材料組織均勻致密，晶粒大小約為2.5μm，斷裂主要是以脆性斷裂與韌性斷裂共存的形式存在。
　　3.添加活化元素Ni、Co和Fe有利于提高Mo-18Cu合金的致密度和力學(xué)性能，降低燒結(jié)溫度，但合金的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能有所下降。分別添加三種不同活化元素進行實驗，其質(zhì)量百分比分別為1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％和2.5wt％。通過對試樣的性能檢測和組織分析，得出含Ni1.5wt％的Mo-18Cu合金在1250℃燒結(jié)2小時，

4、合金具有良好的綜合性能，其致密度達(dá)到99.3％，抗彎強度和硬度分別為1058MPa和78HRA，電阻率為1.25×10-7Ωm,熱導(dǎo)率為145 W·m-1·K-1，在溫度為100℃時，Mo-Cu合金的熱膨脹系數(shù)為5.6×10-6K-1，隨著溫度的上升，合金的熱膨脹系數(shù)不斷增加，含Ni1.5wt％Mo-18Cu合金熱膨脹系數(shù)與95Al2O3陶瓷相近?；罨療Y(jié)制備Mo-18Cu合金的燒結(jié)溫度比氣氛燒結(jié)降低了100℃。Ni1.5wt％ Mo-

5、18Cu合金斷口形貌比氣氛燒制備的Mo-18Cu合金更均勻致密，晶粒大小約為2.0μm。Co和Fe的活化效果相對較差，含Co和Fe的Mo-18Cu合金具有較差的綜合性能。
　　4.利用放電等離子燒結(jié)在較低燒結(jié)溫度和較短時間內(nèi)制備了高密度Mo-18Cu合金，其燒結(jié)溫度為1200℃，保溫時間10mins，合金的致密度高達(dá)99.5％，抗彎強度和硬度分別為965MPa和80HRA，電阻率為5.5×10-8Ωm，熱導(dǎo)率為175 W·m1·K