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。     

Cu/Mo/Cu平面层状复合材料的研究进展

总结了Cu/Mo/Cu平面层状复合材料的特点和应用,通过平面层状结构设计,可以实现其在平面(x,y)方向更低的热膨胀系数和更高的热导率,其中热导率最高可达370W·m-1·K-1;介绍了其研究现状和制备方法,并通过对制备工艺的对比分析,指出热压复合和轧制复合是Cu/Mo/Cu层状复合材料生产工艺的发展趋势及方向.     

电子封装用CPC新型层状复合材料的研制

主要介绍了用轧制复合法制备CPC(Cu/Mo-30Cu/Cu)电子封装材料和用熔渗法制备其芯材Mo-30Cu的工艺。CPC电子封装材料是一种“三明治”结构的层状复合材料,芯材是Mo-30Cu,由70%(质量百分含量)的Mo和30%的Cu组成的“假合金”,双面履以纯铜。结果证明,该种复合金属材料主要有以下几个特点:(1)膨胀系数低且可调,可设计成与芯片、陶瓷基板的膨胀系数相近,从而避免热应力引起的封装失效;(2)导电、导热性能好(导热系数TC值可达265W/m.K);(3)材料强度与刚度足够的同时,保证其机械加工性能和可塑性较好。由于其优良的性能和较低的成本,CPC将是下一代的重要热沉材料,在半导体激光器、微波通讯、集成电路用散热底板、射频和汽车的电子系统等方面都有着广泛的应用前景,尤其是大功率电子器件的散热更是其优势所在。     

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。     

电子封装CPC复合材料的制备及其性能研究

以平均粒度为3μm的钼粉为原料,在200 MPa下模压成形,1 400℃下于H2气氛中熔渗2 h制备出Mo-30Cu复合材料芯材。该Mo-30Cu芯材表面喷砂处理后,与无氧铜板装配后,随后在900℃下进行开坯轧制,在750-800℃下进行温轧,最后经过冷轧制备成不同厚度比例的CPC复合板材。采用扫描电镜对Mo-30Cu芯材及其喷砂处理前后表面的显微组织进行了观测,同时对CPC材料的界面结合状态和元素分布进行了测定;对开坯轧制后的界面剪切强度进行了测定。还测定了不同厚度配比CPC的导热系数和热膨胀系数,并与传统封装材料进行了对比。结果表明:芯材喷砂处理有利于改善轧制界面的结合。界面剪切强度随着首道次变形量的升高而增大,但当开坯变形量超过40%后边部产生裂纹。在热膨胀系数接近的情况下,CPC比传统封装材料具有更高的导热率。     

时效处理工艺对海工用高氮不锈钢耐蚀性的影响

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中，而海水自身是一种良好的电解质，具有含盐量高、电阻率小等特点，对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象，通过固溶后的时效处理，分析时效第二相析出行为对试验钢耐蚀性能的影响。对试验钢进行盐雾腐蚀试验，计算其失重率和腐蚀速率，并测定试验钢动电位极化曲线。试验结果表明，不同时效处理后的试验钢耐蚀性能差距较大，600℃时效0.5 h试验钢耐蚀性能最佳，失重率和腐蚀速率分别为1.157%、4.608×10^-5 g/(cm²·h);800℃时效2 h耐蚀性能最差，失重率和腐蚀速率分别为3.737%、1.502×10^-4 g/(cm²·h);而316L不锈钢耐蚀性能介于两者之间，失重率和腐蚀速率分别为1.423%、6.751×10^-5 g/(cm²·h);当第二相Cr₂N大量析出时，会严重降低试样钢耐蚀性能。通过观察海工用高氮不锈钢第二相析出和溶解行为...     

高界面结合强度铜/钼/铜叠层复合材料的制备研究

采用非平衡态的高能铜离子注入技术,对钼芯材表面进行改性并一次覆铜形成过渡铜层,将原本不固溶的的钼/铜界面转化为铜/铜界面,制得高界面结合强度的铜/钼/铜叠层复合材料;采用近终形的热等静压复合技术进行二次覆铜,结合小变形量冷轧工艺进行复合板材精整,降低各层协同变形量,保证了叠层复合材料的板形、芯层质量、表面粗糙度及平行度。本方法所制备的铜/钼/铜叠层复合材料具有界面结合强度高、板形良好、芯层质量好且平行度好的优点,可作为一种电子封装材料或热沉材料应用于电子、信息技术领域。     

薄板厂210 t RH脱气工艺研究

通过210t顶底复吹转炉-LF-RH-宽厚板坯连铸流程对Q345E、Q345GJC和BQ550D等钢种进行45炉次RH脱气工艺试验,研究了RH真空处理对钢水脱氢、脱氧和脱氮效果的影响。得出,在RH真空度≤270Pa,环吹氩流量1200～1500L/min,高真空时间≥10min,钢中氢含量可达到≤2×10^-6;当高真空时间为16min时,钢中氢、氧、氮含量平均分别为2.0×10^-6、13.2×10^-6和41×10^-6。     

浆料注射法制备Cf/SiC-ZrC复合材料的力学和抗氧化性能

以 SiC 粉和 ZrC 粉为原料,配制固含量体积分数为 30%的水基陶瓷浆料,分别采用浆料注射法和真空浸渍法将浆料引入到密度为 0.2 g/cm³的碳纤维预制体中,结合化学气相渗透和反应熔渗工艺制备 C_f/SiC-ZrC 复合材料。观察分析素坯和 C_f/SiC-ZrC 复合材料的形貌与组织结构,测定复合材料的密度、开孔率、抗弯强度和抗氧化性能等。结果表明,相比真空浸渍法,浆料注射法能一次将 SiC 粉和 ZrC 粉均匀引入碳纤维预制体中,坯体体积一次填充率为 37.3%。注射法制备的复合材料平均密度为 2.91 g/cm³,中心和外层的抗弯强度相差较小,分别为41.12 MPa 和 43.90 MPa,材料的断裂方式均表现为假塑性断裂。样品在空气中氧化 120 min 后,表面形成较连续致密的氧化层,氧化趋于平衡稳定,表现出较好的抗氧化性能。     

Q355系列及低合金高强度钢板坯凝固特征及其对中板探伤缺陷的影响与工艺改进

通过对Q355系钢中板探伤缺陷进行取样分析，结合板坯连铸凝固传热计算，揭示了板坯凝固末端呈现双锥形液芯的凝固特性，双液芯区域由于C、Mn与H富集，成为中板两侧探伤缺陷的根源。通过工艺改进并严格控制，RH真空脱气时间≥20 min，连铸全程保护，结晶器钢液H含量≤2×10^-6；连铸过热度≤30 ℃，板坯中心碳偏析优于1.0级；结合执行板坯、中板缓冷处理，中板探伤正品率达到99.6%。     

C/C复合材料密度及预氧化处理对SiC涂层的影响

采用包埋法分别在密度为0.8、1.4和1.8 g/cm³的炭/炭(C/C)复合材料表面制备SiC涂层,选择密度为1.8 g/cm³的试样研究预氧化处理对涂层结构和抗氧化性能的影响。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究涂层的显微组织和物相组成,用1500℃静态空气氧化方法测试涂层的抗氧化性能。结果表明,随C/C复合材料密度增大,涂层嵌入基体的深度越小,涂层与基体的分界越明显。密度为1.8 g/cm³的C/C复合材料进行预氧化处理后,表面粗糙度增大,表面的炭纤维周围产生了环形孔隙,再经过包埋制备SiC涂层,涂层厚度增加且更加均匀致密。将样品于1500℃静态空气中氧化334 h后,氧化质量损失率为0.684×10^?4 g/(cm²·h),氧化后表面生成了莫来石相,抗氧化性能有明显提升。     

Al-Fe-Sc合金压缩蠕变行为及形貌演变研究

通过压缩蠕变测试及Al-Fe-Sc合金形貌观察，研究了不同压缩蠕变参数对合金蠕变行为及形貌的影响。实验采取压缩蠕变参数：70和90 MPa压应力，90,120和150℃蠕变温度。发现Al-Fe-Sc合金在70 MPa/90,120和150℃条件下，稳态蠕变速率为1.57×10^-7,1.37×10^-5和3.35×10^-6 s^-1，硬度为HV 40.58,HV 35.16和HV 42.32；在90 MPa/90,120和150℃条件下，稳态蠕变速率为1.79×10^-6,1.36×10^-5和7.60×10^-6 s^-1，硬度为HV 45.54,HV 34.46和HV 50.34。样品形貌随温度的升高和压力的增大由各向异性趋向于多种取向，锯齿状晶粒晶界越明显。透射电镜(TEM)图像显示Al₃Sc沉淀相弥散分布在亚晶粒中和亚晶界处，强烈地阻碍了位错和晶界的移动，起到强化力学性能和抑制压蠕变变形的作用。     

磁控溅射Cu/Mo纳米多层膜的结构与性能

用磁控溅射法在单晶硅和聚酰亚胺衬底上制备了恒定调制比(η=1)、调制周期λ=10～ 100 nm的Cu/Mo纳米多层膜,运用XRD,HRTEM,EDX,AFM,单轴拉伸系统、显微硬度仪和电阻仪对多层膜的微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行了研究.结果表明,Cu/Mo多层膜中的Cu层和Mo层分别具有Cu( 111)和Mo(110)择优取向,Cu层呈柱状纳米晶、Mo层为极细纳米晶结构,Cu/Mo层间界面处存在一定厚度的扩散混合层.Cu/Mo多层膜的结构和性能受到调制周期和Cu层厚度的显著影响.在调制比η=1的条件下,随着调制周期的增加,软相Cu层厚度增大,Cu/Mo多层膜总体的屈服强度和显微硬度明显下降,裂纹萌生临界应变εc和电导率则显著上升.主要原因在于,随Cu层厚度的增加,Cu晶粒尺寸增大,Cu层内晶界密度降低,使Cu层的位错运动阻力减小、塑性变形能力增强,Cu层内电子散射效应减弱.同时当Cu/Mo多层膜总厚度恒定时,多层膜中Cu层和Mo层的层间界面数量亦随Cu层厚度的增加而减少,减弱了层间界面的电子散射效应,从而使多层膜电导率得以提高.     

W–Re/石墨复合材料的制备、微观组织及性能

以W–Re片和石墨块为原料,Mo/Zr混合粉为焊料,在1850 ℃和30 MPa的条件下通过真空热压烧结制备了W–Re/石墨复合材料,对复合材料的微观组织、剪切断口及室温剪切性能进行了分析。研究结果表明,在热压烧结复合材料的Mo/Zr焊料层中发生了明显的分层现象,靠近石墨区域的物相组成是ZrC和Mo₂Zr,靠近W–Re区域的物相组成是Mo₂Zr和锆基固溶体（Zrss）。复合材料的断裂主要发生在焊料与石墨界面上,焊料并未明显渗透到石墨中,未能形成钉扎作用,试样的室温剪切强度约5 MPa。     

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%。     

磷酸锆对铜铋-钢背双层金属复合材料性能的影响

采用烧结压轧复合工艺制备了铜铋-钢背双层金属复合材料板材,研究了磷酸锆对铜铋-钢背复合材料板材结合强度、硬度及摩擦学性能的影响。结果表明：磷酸锆的添加可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材减摩耐磨性能,并能够提升其抗承载能力。随着磷酸锆质量分数的增加,铜铋-钢背复合材料板材的结合强度逐渐减小,硬度先增大后减小。在定速定载寿命试验中,与未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材相比,添加质量分数为2%和4%的磷酸锆可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材的减摩耐磨性能,降低摩擦副摩擦系数,有利于表面温升。在定速变载荷试验中,磷酸锆的添加可以显著提升铜铋-钢背双层材料的摩擦抗承载能力。在端面油循环条件下,添加质量分数4%磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值(摩擦副接触面压强与摩擦线速度乘积)可以达到14 MPa·m·s^-1,而未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值仅8 MPa·m·s^-1,提升约75%。     

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。     

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。     

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。     

Co对熔渗法制备金刚石/Cu复合材料性能的影响

采用熔渗法制备金刚石/Cu复合材料,研究了采用15μm和50μm金刚石颗粒进行组合,体积分数为60%时基体中添加Co对复合材料的致密度、导热率、热膨胀系数及抗弯强度的影响。结果表明,随着Cu中Co含量的增加,复合材料达到熔渗致密时的温度也逐渐增加。采用同一合金成分,过高的熔渗温度会造成复合材料致密度的降低;当Cu中Co含量为2%时,复合材料的导热率提高了57%,达到347 W/(m·K),Co含量超过2%后复合材料的导热率开始降低;而Co含量的增加对降低复合材料的热膨胀系数、提高抗弯强度是有利的,这主要归因于铜中加入Co后对金刚石与Cu的界面改善作用。