高速压制技术(HVC)在制备W-15Cu合金中的应用

在熔渗法制备W/Cu合金的过程中,采用细钨粉(1.85μm)制备的钨铜合金与采用粗粒度钨粉制备的钨铜合金相比组织更均匀,产品性能也更好.但以细钨粉为原料,采用传统压制工艺很难得到相对密度达到72.40%的W85骨架,因而得不到成分为W-15Cu的合金.本试验采用高速压制技术(HVC)成功获得相对密度达到72.40%的细粉W85骨架,然后在氢气炉中,1 400℃高温熔渗制备得到W85/Cu合金.采用扫描电镜(SEM)对钨铜复合材料的组织和成分进行观察与分析,并测定材料的密度、气密性、热导率和热膨胀系数.结果表明:采用高速压制技术结合熔渗工艺制备的W-15Cu材料相对密度达到99.5%;热导率为177W/(m·K),气密性(He吸附)为1.0×10-9Pa·m3·s-1和热膨胀系数(150℃)为6.9×10-6/K,各项性能指标均达到相应热沉材料的要求.     

CPC芯材Mo70-Cu的熔渗法制备及加工性能

Mo70-Cu复合材料,由于致密度较低,常在后续轧制加工时出现严重的边裂。为了提高该复合材料的致密度和轧制性能,作者采用熔渗法制备Mo70-Cu复合材料,并对其样品进行冷轧实验,研究熔渗保温时间对密度和塑性的影响。实验结果表明,Mo70-Cu复合材料的密度及相应的加工性能均随保温时间的延长而提高,冷轧时的变形率达40％时,样品仍未出现宏观边裂现象,可以满足对CPC芯材的要求。     

11 t铸锭帽口绝热板和保护渣对H13钢成坯率的影响

针对钢厂热作模具钢H13成坯率低的冶金质量问题,对影响成坯率的相关质量进行了统计分析,得出因帽口保温性能差所造成的疏松缺陷占不合格钢锭总量的58%~76%。通过将SiO₂绝热板的体积密度和导热率分别由1.65 g/cm³和0.317 W/(m·K)降至0.87 g/cm³和0.21 W/(m·K),优化低碳复合保护渣的组成,使其熔点和粘度分别由原来的1258℃和1.8 Pa·s降至1147℃和0.9 Pa·s,使钢锭平均成坯率由原来的75%提高至80%。     

Mo–Cu芯材表面状态对多层Cu/MoCu/Cu复合材料界面结合的影响

采用粉末冶金熔渗法制备Mo–30Cu合金板坯，Mo–30Cu板坯和无氧铜板经轧制后在30 MPa、970℃的条件下进行热压复合，制得5层铜/钼铜/铜(Cu/MoCu/Cu,CPC)复合材料。通过金相组织观察、超声波扫描分析、高温热考核、漏气率测试等方法，研究了不同Mo–30Cu芯材表面处理方式对多层CPC复合材料层间结合强度的影响。结果表明，采用拉丝处理的Mo–30Cu芯材制备的多层CPC复合材料经830℃高温烘烤10min热考核后，材料内部无空洞缺陷，漏气率小于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。采用研磨处理的Mo–30Cu芯材所制备的多层CPC复合材料经热考核后，材料出现鼓包现象，内部存在明显空洞缺陷，漏气率大于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。     

烧结温度对SiC_p/Al复合材料组织与性能的影响

借助于直热法粉末触变成形,通过控制加电方式,压制成形并烧结制备SiC_p/Al复合材料,并对复合材料进行微观组织分析及热物理性能与力学性能测试,研究烧结温度对复合材料微观组织、热膨胀系数、热导率及抗弯强度的影响。结果表明:随烧结温度升高,复合材料内气孔减少,热膨胀系数先减小后增大,热导率逐渐增大,抗弯强度先增大后减小。最佳烧结温度为600℃,此温度下制备的含SiC_p体积分数60%的SiC_p/Al复合材料中,SiC_p颗粒分布均匀,材料组织致密;室温至250℃平均热膨胀系数小于5.0×10-6℃-1,其室温热导率为165W/(m·℃),密度为3.01 g/cm3,复合材料的抗弯强度为340 MPa。     

大单重纯钼板热轧工艺研究

通过不同的工艺方案,探讨了轧制温度、道次变形率、轧制速度对规格为72 mm×450 mm×320 mm的大单重纯钼板开坯轧制阶段组织和成材率的影响,同时分析了钼板内部微裂纹产生的原因。结果表明:开坯轧制阶段,开坯温度低于1 350℃、平均道次变形率大于21.5%、轧制速度低于48 m/min导致轧制件内部产生微裂纹,且后续轧制中随加热温度的递减而造成微裂纹的扩展;最佳开坯温度、平均道次变形率和轧制速度应分别控制在1 450~1 500℃、20%~22%和48~53 m/min。     

热压温度对真空热压法制备Cu–30Ni–5Nb合金组织及性能的影响

采用真空热压法制备了Cu–30Ni–5Nb合金,研究了热压温度对合金组织、相对密度、熔点及热导率的影响。结果表明,在800～950 ℃热压温度范围内,Cu–30Ni–5Nb合金的熔点先降低后升高,900 ℃时铜合金的熔点最低（1178.92 ℃）;Cu–30Ni–5Nb合金的热导率先增大后减小,900 ℃时铜合金的热导率最大（30.65 W·m?1·K?1）。热压温度为875 ℃时,Cu–30Ni–5Nb合金具有较好的综合性能,相对密度为98.66%,熔点为1180.86 ℃,热导率为29.54 W·m?1·K?1,且合金屈服强度达到355.74 MPa,符合冷却水套的性能要求。     

水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃,获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末,粉末粒径为70~90 nm;在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m-1和191.7 W·m-1·K-1,热膨胀系数在500~700 ℃约为10.8×10-6 K-1,合金中组织均匀,晶粒细小,尺寸约为3~4 μm。     

W-10Cu超细复合粉末的烧结致密化及其制品热学性能研究

W-10Cu复合材料是一种广泛使用的热沉材料,但采用普通粉末成形得到的W-10Cu制品无法获得足够的致密度,从而限制了其应用。本文采用超细W-Cu复合粉末进行注射成形(MIM),在1 400℃液相烧结,所得烧结体的致密度超过99%;合金内部W、Cu两相分布均匀,W晶粒大小为2～3μm;其热导率达到215W/(m.K),室温至600℃热膨胀系数的变化范围为6.4×10-6～7.8×10-6℃-1。对注射成形和渗Cu工艺制备的W-10Cu零件的微观结构和热学性能进行了比较。     

钼粉

本文叙述了钼粉制取工艺,钼的物理性质、化学性质以及钼的分类和用途。钼酸铵为原料在500～600℃焙烧其产物为黄色 MoO_3,然后在 H_2气中进行一次还原,温度为450～650℃生成褐色 MoO_2,再在 H_2气中进行二次还原,还原温度为850～950℃,生成灰色钼粉。钼是体心立方结构,熔点2625℃,热导率137W/(m·K),密度10.23g/cm~3,电阻率5.7μΩ·cm。钼不与氢起反应,它和碳和含碳气体作用生成碳化物。钼与硅作用生成 MoSi_2。钼在500～600℃时可在纯氧中燃烧。盐酸、氢氟酸、稀硝酸以及碱液对钼不起作用。钼粉按化戍份分为 FMo-1,FMo-2两种,按粒度大小分为粗、中、细、超细四种。钼粉为钼丝、钼板、钼棒、钼异形制品、硅化钼发热体、玻璃窑炉鼓泡管、钼合金顶头、二硫化钼润滑剂和润滑添加剂、喷涂用钼等的原料。     

高温烧结-旋锻对喷涂W/Mo棒结构和性能的影响

采用等离子喷涂在金属钼棒表面沉积W涂层,对所得W/Mo棒进行高温烧结-旋锻处理,观察处理前后沉积层、基体及界面的显微形貌,测试W涂层与Mo基体的晶粒度、相对密度和显微硬度,研究高温烧结-旋锻处理对W/Mo棒结构与性能的影响。结果表明:高温烧结-旋锻后,W沉积层的相对密度达到98.5%,比处理前提高了15.9%,显微硬度为620.4HV0.025,提高了81.6%;而Mo基体的相对密度为99.5%,提高了0.71%,显微硬度为244.5HV0.025,降低了4.8%;W沉积层晶粒长大不明显,外部晶粒轴向拉长最明显,中部次之,内部几乎没有变形;而Mo基体晶粒明显长大至300μm,变形程度比W显著;此外,W/Mo界面高温烧结后形成100μm的大小晶粒过渡区,旋锻后没有出现明显的裂纹。     

高速压制法制备90W-10Cu复合材料

采用高速压制技术(HVC)制备W90骨架,然后在氢气炉中1400℃高温熔渗得到90W-10Cu复合材料。研究压制温度及压坯质量对压坯密度及显微形貌的影响。结果表明:随压制温度升高,压坯密度增大,在950℃高速压制可获得相对密度大于80.65%的W骨架,钨颗粒连接致密,分布均匀,孔隙联通性好。当压坯质量增加时,由于外加的能量密度减小,导致压坯密度减小。通过2次高速压制,压坯密度进一步提高;90W-10Cu材料的相对密度达99.5%,热导率175W/(m.K),气密性1×10-10Pa.m3.s-1,热膨胀系数(CTE)为6.74～7.41/(10-6K-1),各项指标均达到相应热沉材料的要求。     

W-Cu材料高温强化和烧蚀-侵蚀的研究

本文研究了W-Cu及(W合金)-Cu复合材料用等离子电弧加热器模拟燃气中Al_2O_3微粒流场及此类材料的烧蚀与侵蚀;热力过程模拟试验机研究了材料在1600℃下的强度。 研究了Zr、C以及Mo的加入对W-Cu材料高温强度和烧蚀一侵蚀抗力的影响。Zr、C和Mo(当Mo〈3％)的加入使烧蚀-侵蚀抗力略有降低,使高温强度明显提高,当Me〉3％时,烧蚀-侵蚀抗力显著降低。 试验证明:W-Cu材料可以耐含微粒子高压燃气的冲刷,当Mo〈3％时,(W-Mo-Zr-C)-Cr材料亦能达到同样的使用性能。(W合金)-Cu成本与W-Cu相当,检验某些性能还更高一些。     

高性能SiCp/Al电子封装壳体的近终成形

用粒度为63μm和14μm的SiC粉末为原料,在注射温度和注射压力分别为160℃和70 MPa、粉末装载量(体积分数)为63%的条件下,获得SiCp注射坯,经过溶剂脱脂和真空热脱脂以及1 100℃/7 h的真空预烧结后,在1 000℃、N2气氛下进行Al合金熔渗,制备高体积分数63%SiCp/Al复合材料电子封装壳体。研究表明,熔渗组织均匀、致密,SiC颗粒均匀分布在Al基体中。熔渗时需要严格控制熔渗时间,熔渗时间超过10 min后会导致坯体被Al合金熔体过度熔渗,从而在复合材料表面产生Al合金层,时间越长,Al层厚度逐渐增加。最终制得的高体积分数63%SiCp/Al复合材料封装壳体的尺寸精度优于0.3%,其热物理性能优异,热膨胀系数和热导率分别为7.2×10-6K-1和180 W/m·K,密度为3.00 g/cm3,能够满足电子封装材料性能的要求。     

镀铬金刚石粒度、品级和膜厚对金刚石/铜复合材料热物性能的影响

对不同品级和粒度的金刚石进行表面镀膜改性,用熔渗法制备了金刚石/铜复合材料。研究了金刚石品级、粒度与膜厚对复合材料热导率以及热膨胀特性的影响。结果表明:金刚石/铜复合材料的热导率随金刚石粒度增大和品级提高而增大;在其他条件相同的情况下,金刚石表面铬膜厚度为210 nm时复合材料的热导率为787 W/(m·K),当铬膜厚度为150 nm时复合材料的热导率为633 W/(m·K),表明镀铬膜太薄会降低复合材料的热导性能;在30~200℃范围内,金刚石/铜复合材料的热膨胀系数在(3.00~8.00)×10~(-6)K~(-1)之间,且随温度升高而升高。     

Q420B铁塔角钢裂纹的成因分析和工艺优化

Q420B铁塔角钢（/%:0.12~0.17C,0.15~0.35Si,1.25~1.60Mn,≤0.035P,≤0.035S,0.06~0.09V）的生产流程为60 t转炉-LF-220 mm×290 mnm坯连铸-型钢轧制。铁塔角钢成品酸洗后发现部分批次出现裂纹和表面夹杂,分析表明,裂纹深度达1 mm,有夹杂物和氧化、脱碳现象。通过保护渣碱度从0.97降至0.79,粘度由0.236 Pa·s提高至0.450 Pa·s,连铸坯矫直温度从900℃提高至1 000℃,二冷比水量从0.9 L/kg降至0.7L/kg等工艺措施,铸坯的合格率由93%提高到97%,并有效地避免了角钢裂纹的形成。     

轧制变形量及退火工艺对钼靶材显微组织的影响

钼靶材作为制备钼薄膜的溅射源,其致密性、纯度、粒径及取向分布决定溅射薄膜的品质与性能。为了确定钼靶材轧制的最佳工艺,将钼靶材在60%～90%变形量下以不同工艺条件轧制,并在900～1200℃下以不同温度退火,然后采用精密测量、金相观察、扫描电镜成像（SEM）、 X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）等方法表征钼靶成品的理化性能和组织结构,并分析和讨论钼靶材的致密度、晶粒度以及结晶取向等特征关系。结果表明,当轧制变形量为80%～85%时,钼靶致密度达到99.8%,经过1000℃真空退火后,组织均匀性最佳,测得平均晶粒尺寸为57.1μm,同时靶面呈现出显著的{100}晶面择优取向。     

Al2O3含量对放电等离子烧结Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

以微米级Cu粉为基体相,纳米Al₂O₃颗粒为绝缘相,采用机械球磨和放电等离子烧结工艺相结合的方法制备Al₂O₃/Cu复合材料,研究Al₂O₃含量对复合材料微观结构、电阻率和热导率的影响。结果表明,Al₂O₃/Cu复合材料为核?壳结构,随Al₂O₃含量增加,Al₂O₃包覆层对Cu基体的包覆效果逐渐提升;当w(Al₂O₃)为5%时,Al₂O₃/Cu复合材料的热导率较高,为85.92 W/(m·K),但电阻率偏低,仅为12.6 mΩ·cm。当w(Al₂O₃)增加至15%时,虽然Al₂O₃/Cu复合材料的密度降至6.69 g/cm³,孔隙率较高,但电阻率显著提高至2.09×10⁸ mΩ·cm,约为Cu电阻率的10¹¹倍,且热导率为7.6 W/(m·K),明显高于传统金属基板的热导率。     

难熔金属浸渗复合材料力学性能和抗烧蚀性能研究

采用熔渗法制备了两种难熔金属浸渗复合材料,分别为钨渗铜复合材料和钼渗铜复合材料,牌号为W-7Cu和Mo-10Cu。对两种材料进行了物理力学性能,如:室温抗拉强度、高温(800℃、1 200℃、1 600℃)抗拉强度、室温断裂韧度、室温弹性模量以及抗烧蚀性能的对比研究。结果表明:W-7Cu材料具有更好的力学性能和抗烧蚀性能,室温抗拉强度为728 MPa,1 600℃抗拉强度达到86 MPa;电弧风洞试验2 500 K温度下,线烧蚀速率为0.231 mm/s。Mo-10Cu材料具有更好的韧性,室温断裂韧度为41 MPa·m~(1/2)。     

放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料

以磨碎中间相沥青基石墨纤维和铜粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备非连续石墨纤维/Cu复合材料,对石墨纤维表面进行镀钛金属化处理,以改善材料的界面结合状况.研究SPS工艺参数、铜粉粒度搭配、石墨纤维表面镀钛以及石墨纤维含量对石墨纤维/Cu复合材料致密度及热导率的影响.结果表明,将平均粒度为12和80 μm的铜粉按1∶2的质量比搭配,再与表面镀钛石墨纤维按1∶1的体积比混合,采用35 MPa先加压后送热的加压方式,于895℃下进行放电等离子烧结,可获得致密度达99.6％、热导率为364 W/(m·K)的石墨纤维/Cu复合材料,是1种很有潜力的电子封装材料.石墨纤维表面镀覆的极薄Ti镀层,可使复合材料在二维平面方向上的热导率从196 W/(m·K)提高到364 W/(m·K).