AlN-Cu-Cr-Zr復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、銅和銅合金是傳統(tǒng)的高導(dǎo)電(熱)材料，但由于強(qiáng)度和硬度不足，其應(yīng)用范圍受到很大的限制。隨著機(jī)械、電子以及航空航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，迫切要求開發(fā)不僅具有良好導(dǎo)電性、而且具有較高強(qiáng)度和硬度，較低熱膨脹系數(shù)的功能材料。 本文以開發(fā)高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅基復(fù)合材料為目標(biāo)，通過成分和工藝優(yōu)化，采用機(jī)械合金化(MA)、冷壓成形和復(fù)壓復(fù)燒等復(fù)合強(qiáng)化工藝制備出了滿足性能要求的Cu-Cr-Zr基復(fù)合材料。尋求最佳的材料制備工藝，滿足對材料高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的性

2、能要求。通過SEM，XRD、TEM和其它實(shí)驗(yàn)檢測儀器對粉末的機(jī)械合金化過程，復(fù)合材料的微觀組織特征以及機(jī)械、物理性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為拓展新型高性能銅基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 本文采用機(jī)械合金化工藝使在固態(tài)和液態(tài)下完全互不相溶的Cu-Zr合金系形成過飽和固溶體，產(chǎn)生嚴(yán)重的晶格畸變，顯著細(xì)化晶粒。用冷壓-燒結(jié)-復(fù)壓-復(fù)燒工藝對Cu-Zr合金粉末致密化過程進(jìn)行研究，系統(tǒng)探討了Zr的含量、壓制-燒結(jié)工藝對復(fù)合材料相對密度、相

3、對電導(dǎo)率、強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度的影響。將Cu-Zr復(fù)合材料和Cu-Cr-Zr復(fù)合材料性能做一對比，在Cr含量相同的條件下，Zr的加入可以顯著改善材料的硬度。少量稀土元素La的加入，使相對電導(dǎo)率有所提高。加入陶瓷顆粒AIN后，硬度明顯提高。加入表面未處理納米AIN顆粒，由于表面能高很容易團(tuán)聚，分散不均勻，并且與銅基體材料界面結(jié)合不緊密，有明顯的間隙存在。采用化學(xué)鍍工藝對AIN顆粒表面鍍Cu，以改善Cu-AIN界面狀況。結(jié)果表明：AIN顆粒表面經(jīng)

4、化學(xué)鍍處理后能提高復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度，在基體和增強(qiáng)顆粒之間可以有效傳遞載荷，使復(fù)合材料的相對密度、相對電導(dǎo)率、硬度、抗彎強(qiáng)度均有所提高。 本文采用機(jī)械合金化工藝制備了Cu-Zr復(fù)合粉末，開發(fā)了相應(yīng)的成形工藝，并與Cu-Cr-Zr、Cu-Cr-Zr-La、Cu-Cr-Zr-La-Al2O3、 Cu-Cr-Zr-La-AlN加以對比，尋求最佳工藝參數(shù)。同時(shí)采用AlN顆粒增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料，通過化學(xué)鍍工藝對AlN顆粒進(jìn)行表面處理，對