机械合金化结合放电等离子烧结制备高软化温度Al_2O_3/Cu复合材料

Al_2O_3/Cu复合材料的软化温度是材料耐热性能的重要指标。本实验采用机械合金化法和放电等离子烧结法制备不同组分的Al_2O_3/Cu复合材料,并对Al_2O_3/Cu复合材料进行不同温度梯度的加热保温试验,探讨了Al_2O_3含量及其分散性对材料本身软化温度的影响,得到了性能优异的Al_2O_3/Cu复合材料,其软化温度区间为700~750℃,其导电率为74%IACS,硬度为142 HV。     

纳米AlN颗粒弥散增强铜基复合材料的制备及性能研究

本文采用高能球磨结合放电等离子烧结法制备了含不同质量分数AlN的AlN/Cu复合材料。研究了AlN质量分数对AlN/Cu复合材料微观形貌、相对密度、显微维氏硬度、拉伸强度、延伸率及导电性能的影响。结果表明:当AlN质量分数1.0%时,随着AlN质量分数的提高,复合材料的硬度、抗拉强度提高,断后伸长率、电导率降低。但当AlN质量分数为1.0%时,AlN/Cu复合材料相对密度为97.8%,显微硬度和抗拉强度分别达到了HV 119.5和259.7 MPa,电导率为49.30 mS·m~(-1),综合性能达到最优。     

电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析北大核心

采用热压烧结方法制备电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同TiB2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由TiB2与TiB共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,TiB2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当TiB2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。TiB2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu3Ti金属间化合物;随着温度上升到1100℃后,试样基体内开始同时生成TiB2颗粒与Ti B晶须。     

放电等离子体烧结制备AlN/Al复合材料

AlN/Al复合材料是一种高导热复合材料,但现有制备工艺较为复杂.本文采用高能球磨的方式制备混合粉末,随后采用放电等离子烧结方法成功制备出AlN-20%Al材料.测试结果表明:制备的AlN/Al复合材料的相对密度大于97%,热导率为52.8W/m·K,烧结温度与传统的AlN相比降低了约200℃.     

电触头用TiB_2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析

采用热压烧结方法制备电触头用TiB_2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同TiB_2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由TiB_2与TiB共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,TiB_2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当TiB_2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。TiB_2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu_3Ti金属间化合物;随着温度上升到1 100℃后,试样基体内开始同时生成TiB_2颗粒与Ti B晶须。     

W-20Cu复合材料热变形行为及本构关系

通过热模拟压缩试验研究了W-20Cu复合材料在应变速率为0.01～5 s-1、温度为850～1 000℃时的高温热变形行为。采用扫描电镜对材料压缩变形后的显微组织进行了观察和研究。结果表明:W-20Cu复合材料具有较高的应变速率强化效应和温度软化效应;热变形加工理想条件为900～950℃,应变速率不大于1 s-1;材料热变形过程中,具有明显的条状Cu聚集现象,促使材料更致密,且高温、低应变速率致密效果更显著。利用试验数据,建立材料的Arrhennius本构方程,并对方程参数进行真应变的多项式函数关系修正与拟合,通过对比分析,修正后的本构方程能很好描述材料高温变形行为。     

WC/Cu复合材料组织及烧结过程研究

研究了粉末冶金冷压—烧结法制备的WC/Cu复合材料在不同温度和时间烧结时的组织变化及WC含量对烧结过程的影响,分析了该材料的烧结过程。结果表明,WC颗粒推迟了烧结进程。烧结过程中烧结体无明显收缩,WC颗粒显著阻碍了晶粒长大。WC/Cu复合材料的烧结过程可分为粘结、烧结颈长大、闭孔球化、烧结颈二次长大四个阶段     

热压工艺对碳纤维增强铜基复合材料力学性能的影响

研究了热压工艺对碳纤维增强铜基复合材料力学行为的影响。结果表明:随热压温度的提高,CF/Cu复合材料的拉伸强度增大,显微硬度提高;热压温度超过800℃后,材料的强度和显微硬度随热压温度的升高而降低。对复合材料显微组织的研究表明,随热压温度的提高,材料的显微组织更加均匀。SEM断口分析表明:CF/Cu复合材料的断裂以纤维拔出为主要方式。     

放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料

通过真空镀铬对金刚石颗粒进行表面改性,采用放电等离子烧结法(SPS)制备改性金刚石/Cu复合材料;研究金刚石的体积分数、工艺参数以及金刚石颗粒表面改性对复合材料导热性能的影响。结果表明,烧结温度、混料时间以及金刚石颗粒的体积分数都会影响材料的致密度,金刚石颗粒的体积分数还会影响材料的界面热阻,而致密度和界面热阻是影响该复合材料导热性能的2个重要因素;对金刚石颗粒进行真空镀铬表面改性,可改善颗粒与铜基体的润湿性,降低界面热阻。在一定的工艺条件下,镀铬金刚石体积分数为60%时,改性金刚石/Cu复合材料具有很高的致密度,其热导率达到503.9W/(m.K),与未改性的金刚石/Cu复合材料相比,热导率提高近2倍,适合做为高导热电子封装材料。     

细晶Al2O3/Cu复合材料的研究

在粉末冶金工艺的基础上，研究了一套新工艺，制取了纳米级Al2O3/Cu复合材料，观察并测试其性能。结果表明：制取的纳米级Al2O3/Cu复合材料，Al2O3为50－70nm，组织中晶粒细小，电导率大于80％IACS，软化温度超过660℃，室温硬度达130HV，综合性能优良。     

Cu/Mo_5Si_(3p)复合材料的摩擦磨损性能研究

采用销—盘式摩擦磨损试验机研究了液相烧结制备Mo5Si3颗粒弥散强化铜合金在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明:Cu/Mo5Si3p复合材料具有优良的摩擦磨损性能。随着Mo5Si3含量的增加Cu/Mo5Si3p复合材料的硬度增加,摩擦系数和磨损失重量降低。Mo5Si3含量低时,Cu/Mo5Si3p复合材料的磨损机制为犁沟变形和粘着磨损为主,而Mo5Si3含量高时则为犁沟变形磨损为主。     

TiC颗粒增强铜基复合材料的研究

以电解铜粉和TiC粉为原料, 采用粉末冶金法制备了增强体质量分数为5%、10%、15%、20%的TiC颗粒增强铜基复合材料。通过对显微组织的观察和对相对密度、硬度、电导率、磨损率、摩擦系数的测试, 研究了增强相质量分数、烧结温度对复合材料组织性能的影响。研究结果表明, TiC颗粒除少量团聚外均匀分布在基体上, 并与基体结合良好; 随烧结温度升高, 铜基复合材料的密度和硬度均有所增加; 随增强相质量分数的增加, 硬度增加, 相对密度和电导率均有所下降; 磨损率则表现为先降低后有所增加的趋势, 磨损率在TiC质量分数为15%时最低; 铜基复合材料的摩擦系数明显低于纯铜, 其磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

采用低温板坯加热工艺生产的取向硅钢中抑制剂的研究

 对采用低温板坯加热工艺生产的取向硅钢的抑制剂析出行为进行了研究,试验结果表明,本工艺的抑制剂是在热轧阶段开始弥散析出的,热轧板、脱碳退火板和回复板析出相的抑制能力呈递增趋势。抑制剂以Cu2S为主,还有一定量的（Cu,Mn）S、Cu2S+AlN等复合析出相,AlN不起抑制剂作用。     

CSP流程中B对低碳Al镇静钢组织及力学性能的影响

研究了B元素对CSP流程生产的低碳Al镇静钢热轧钢带的组织及力学性能的影响,探讨了B元素在CSP流程中的析出规律及对AlN和MnS析出行为的影响.试验结果表明:B元素能够起到使钢带组织软化的作用.在连铸过程中B与N结合形成粗大的BN粒子,减少了钢中固溶氮的质量分数,抑制AlN细微颗粒的析出,减少了铁素体组织细晶强化及AlN析出强化的作用,从而降低了材料的强度.     

挤压致密超细WC/纳米Al2O3弥散强化铜基复合材料的组织性能研究

以纳米Al₂O₃颗粒、超细WC粉末、工业纯Cu粉末为原料, 通过热挤压致密获得了超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基(WC-Al₂O₃/Cu)复合材料, 研究了挤压态WC-Al₂O₃/Cu复合材料的微观组织及力学性能。结果表明: 成分为5% WC-2% Al₂O₃/Cu和10% WC-2% Al₂O₃/Cu (质量分数)的两种原料粉末, 经机械球磨、冷压、真空烧结和热挤压后, 其相对密度均达到了99%以上, 超细WC和纳米Al₂O₃强化相颗粒呈均匀弥散分布, 具有很好的导电性及力学性能; 其中, 5% WC-2% Al₂O₃/Cu复合材料的综合性能更佳, 其抗拉强度达到235.06 MPa, 延伸率为15.47%, 导电率可达85.28% IACS, 软化温度不低于900℃。     

Cu在高磁感取向硅钢中的作用

本文采用透射电镜手段研究了Ｃｕ在高磁感取向硅钢Ｈｉ－Ｂ中的作用。结果发现，加Ｃｕ Ｈｉ－Ｂ钢在热轧过程中形成大量（Ｃｕ，Ｍｎ）１．８Ｓ和（Ｍｎ，Ｃｕ）Ｓ质点，前者较后者更加细小。随着硫化物质点尺寸的减小，质点中Ｃｕ相对于Ｍｎ的比例不断提高。由此证明，加Ｃｕ起到了提高硫化物析出量，减小硫化物质点尺寸的作用。同时发现，热轧时形成的硫化物质点经１１２０℃高温常化后发生了明显粗化。另外，在常化及脱碳板中，     

超细钼铜复合粉体及细晶钼铜合金的制备

采用“缺碳预还原+氢气深脱氧”方法制备了不同Cu含量（5%、20%、40%,质量分数）的超细Mo–Cu复合粉末。通过高温煅烧钼酸铵和硝酸铜混合物制备了MoO₃和CuO复合氧化物,再利用炭黑预还原脱除煅烧产物（CuMoO₄–MoO₃）中绝大部分氧的方法制备了含有少量MoO₂的超细预还原Mo–Cu复合粉体;少量MoO₂的存在可以极大降低预还原产物中碳的残留;最后,经氢还原脱除残留的氧制备得到超细、高纯度Mo–Cu复合粉体,粉体粒度约为200 nm。以Mo–Cu复合粉体为原料,经过压坯和烧结制备得到细晶Mo–Cu合金。结果表明,经过1200 ℃烧结后,随着Cu质量分数由5%增加到20%,合金相对密度由96.3%增加到98.5%,且Mo、Cu两相分布均匀。Mo–Cu合金硬度随Cu含量的增加而先增加后降低,这是由合金相对密度和铜含量对硬度的影响不同所导致的。随着Cu质量分数由5%增加到40%,Mo–Cu合金的热导率由48.5 W·m?1·K?1增加到187.2 W·m?1·K?1,电导率由18.79% IACS增加到49.48% IACS。     

薄板坯连铸连轧流程试制取向硅钢抑制剂的析出特点

 在实验室模拟薄板坯连铸连轧流程试制取向硅钢的基础上,通过大量的透射电镜观察和分析检测,得到了脱碳退火后钢中形成的析出物的情况,确定了钢中的主抑制剂为Cu2S,同时还存在少量的辅助抑制剂AlN以及以复合析出物形式存在的微量的MnS。研究了Cu2S主抑制剂在薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢的析出特点,分析了实验用钢中Cu2S抑制力。结果表明,Cu2S作为薄板坯连铸连轧流程生产普通取向硅钢的主抑制剂有足够的抑制能力,能够满足CGO钢二次再结晶的要求。     

Thermal conductivity and thermal expansion of graphite fiber-reinforced copper matrix composites

The high specific conductivity of graphite fiber/copper matrix (Gr/Cu) composites offers great potential for high heat flux structures operating at elevated temperatures. To determine the feasibility of applying Gr/Cu composites to high heat flux structures, composite plates were fabricated using unidirectional and cross-plied pitch-based P-100 graphite fibers in a pure copper matrix. Thermal conductivity of the composites was measured from room temperature to 1073 K, and thermal expansion was measured from room temperature to 1050 K. The longitudinal thermal conductivity, parallel to the fiber direction, was comparable to pure copper. The transverse thermal conductivity, normal to the fiber direction, was less than that of pure copper and decreased with increasing fiber content. The longitudinal thermal expansion decreased with increasing fiber content. The transverse thermal expansion was greater than pure copper and nearly independent of fiber content. formerly with NASA Lewis Research Center, is retired David L. McDanels, This article is based on a presentation made in the symposium “High Performance Copper-Base Materials” as part of the 1991 TMS Annual Meeting, February 17–21, 1991, New Orleans, LA, under the auspices of the TMS Structural Materials Committee.