Structure and Properties of W-Cu/AlN Composites Prepared via a Hot Press-Sintering Method

采用高能球磨技术制备W-30%Cu（质量分数）纳米晶粉体,再通过球磨混粉的方法添加不同质量分数的纳米AlN颗粒,然后采用热压烧结法得到W-30Cu/x%AlN复合材料。研究并比较了纳米AIN的加入对材料组织结构、物理以及力学性能的影响。结果表明,W-30Cu/x%AlN复合材料都有较致密和均匀的组织结构,AlN的添加,细化了烧结体中W颗粒;纳米AlN颗粒的添加提高了复合材料的硬度,但是随着A1N纳米颗粒含量的增加,基体晶界上的增强相颗粒分布过多,而使材料的抗弯强度有所下降;少量纳米AlN颗粒(≤1%)的添加有利于W-Cu复合材料的热导率提高,随AIN添加量的增加,复合材料的电阻率升高,电导率下降。     

粉末冶金法制备纳米颗粒增强Cu基复合材料

采用粉末冶金方法,以SiC、SiO2、Al2O3和AlN等纳米颗粒为增强相,制备出Cu/SiC、Cu/SiO2、Cu/Al2O3和Cu/AlN等铜基纳米复合材料;研究了各增强相的含量对复合材料的显微组织和性能的影响,比较了不同纳米颗粒对铜基复合材料的增强效果.结果表明,Cu基纳米复合材料随增强相质量分数的增加,密度降低,电阻率略有升高,强度和硬度先升高后降低;退火温度曲线表明,复合材料的软化温度都达到700℃以上,远高于纯铜的软化温度(150℃),大大提高了材料的热稳定性;通过比较得知,在质量分数相同时,所采用的各增强相纳米颗粒对铜基体的增强效果相近.     

TiC对W-7Cu复合材料组织与性能的影响

以超细/纳米W-7Cu粉末、TiC粉末为原料,采用机械球磨法制备不同含量TiC(0.3%、0.5%、0.7%、1.0%(质量分数))的W-7Cu复合粉体,经压制、预烧、烧结,获得了W-7Cu-nTiC复合材料。研究了TiC添加量对W-7Cu复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:在1300℃烧结后,添加不同含量的TiC,使得W-7Cu材料的晶粒大小从5～10μm细化到2～5μm;相对密度和抗拉强度也得到提高;在TiC添加量为0.3%时,相对密度从98.22%提高到98.63%,抗拉强度从781MPa提高到843MPa;材料的断裂方式从沿晶断裂变为沿晶断裂和穿晶断裂混合的断裂方式。说明TiC的添加,起到良好的细晶强化和弥散强化的作用。     

Structure and Mechanical Properties of Cu/AlN Nano- composites with High Strength and High Conductivity

采用粉末冶金方法制备高强高导铜合金基纳米复合材料(Cu/AlN),用光学显微镜、TEM和SEM等方法研究不同工艺条件如温度、压力、复压压力及复烧温度对复合材料组织与性能的影响。结果表明:烧结后的试样密度随压力、烧结温度的升高而增大;试样布氏硬度随复压制压力和烧结温度的升高而升高;试样布氏硬度开始随着纳米AlN颗粒的含量增加而升高,但当纳米AlN颗粒质量分数大于0.5%时,复合材料的布氏硬度开始下降。试样的抗弯强度随复压制压力和烧结温度的升高而提高。     

高强高导纳米复合材料Cu AlN的组织与力学性能研究（英文）

采用粉末冶金方法制备高强高导铜合金基纳米复合材料(Cu/AlN),用光学显微镜、TEM和SEM等方法研究不同工艺条件如温度、压力、复压压力及复烧温度对复合材料组织与性能的影响。结果表明:烧结后的试样密度随压力、烧结温度的升高而增大;试样布氏硬度随复压制压力和烧结温度的升高而升高;试样布氏硬度开始随着纳米AlN颗粒的含量增加而升高,但当纳米AlN颗粒质量分数大于0.5%时,复合材料的布氏硬度开始下降。试样的抗弯强度随复压制压力和烧结温度的升高而提高。     

添加铝对AlNp/Cu复合材料组织与热性能的影响

为提高高体积分数AlNp/Cu复合材料的致密度,采用粉末冶金液相烧结工艺制备了含10vol%Al的AlNp/Cu复合材料,与未添加Al的AlNp/Cu复合材料以及AlN颗粒表面镀铜的AlNp/Cu复合材料进行了组织与热性能的比较.X射线衍射与显微组织观察表明,添加的Al在烧结过程中扩散至铜基体形成固溶体,并能有效的提高AlNp/Cu复合材料的致密度,添加10vol%Al的复合材料相对密度与未添加Al的AlNp/Cu复合材料相比提高了3.5%.热膨胀试验表明:50～550℃之间,40% AlNp/Cu复合材料、添加10vol%Al的40%AlNp/Cu复合材料及AlN颗粒表面镀铜的40%AlNp/Cu复合材料的平均热膨胀系数分别为15.7、13.4和13.4,热循环后的残余应变分别为0.51%、0.18%和0.24%.Al的添加及AlN颗粒表面镀铜都能有效地降低AlNp/Cu复合材料的热膨胀系数和热循环后的残余应变.与表面镀铜的AlNp/Cu复合材料相比,Al的添加在一定程度上降低了AlNp/Cu复合材料的热传导性能,但材料的制备成本显著降低.     

点焊电极纳米复合材料(CuCrZr/AlN)组织性能分析

用机械合金化、粉末冶金方法制备铜铬锆合金基纳米复合材料(CuCrZr/AlN)点焊电极.采用透射电镜TEM,扫描电镜能谱SEM等方法表征纳米复合材料的组织性能.结果表明,纳米复合材料的电导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的热导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的软化温度随AlN含量的增加而提高,当AlN含量为0.4%(质量分数)时,纳米复合材料的软化温度为900℃左右;综合考虑各项性能,当AlN含量为0.2%(质量分数)时,纳米复合材料有较好的综合性能适合做点焊电极.     

球磨时间对石墨烯/铜复合材料组织和性能的影响

采用机械球磨湿磨法在不同球磨时间下将0.5%(质量分数,下同)石墨烯与纳米铜粉混合,然后通过等离子烧结(SPS)技术制备石墨烯/铜(G/Cu)复合材料。利用SEM、XRD等对球磨过程中复合颗粒形貌及其组织结构变化规律进行分析。结果表明,当球磨时间延长至8 h时,石墨烯在铜基体中有更好的结合和分布,性能改善相对最佳,G/Cu复合材料的拉伸屈服强度为183 MPa,较纯铜提高52.5%;压缩屈服强度也由纯铜的150 MPa提高到365 MPa,提升近1.4倍;HV硬度也提高到了1350 MPa,导电率达到了66.5%IACS,综合性能得到明显提高。     

铜含量对Al-50%Si_p复合材料显微组织和力学性能的影响

采用热压法制备添加0~6%铜含量(质量分数)的Al-50%Sip(质量分数)复合材料,研究Cu含量对复合材料显微组织和力学性能的影响,对混合粉末进行差示扫描量热分析(DSC),采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究试样的显微组织和相组成,并测试复合材料的拉伸和抗弯性能。结果表明:单质Cu粉的加入降低混合粉末的熔点,有利于在相对较低的温度下实现材料的致密化。当Cu含量低于2%时,材料的组织均匀致密,Si颗粒未出现明显粗化;但当Cu含量高于2%时,组织均匀性随Cu含量的增加而逐渐下降;随着Cu含量增加,复合材料的抗拉强度和抗弯强度呈先上升后下降的趋势;在Cu含量为2%时,复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别达到最大值(268和423 MPa),较未添加Cu的复合材料分别提高66.5%和46.9%,材料的弹性模量和布氏硬度随Cu含量的增加逐渐上升。     

机械合金化对W-20Cu复合材料的显微组织与性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备W-20Cu(vol%)复合材料.利用扫描电镜和金相显微镜对不同球磨时间的W-20Cu复合材料显微组织进行表征,并对材料的各项物理性能进行测试.结果表明,随着球磨时间的延长,W-20Cu烧结体的组织越来越均匀,Cu相分布也越来越均匀.W-20Cu烧结体密度、收缩率、硬度、抗弯强度随球磨时间的延长而增大;球磨20h的W-20Cu复合粉烧结体热导率达到峰值(130.61 Wm-1K-1),继续球磨,热导率减小.综合考虑所有研究结果,通过机械合金化所制备的W-Cu复合粉体可以获得具有优异综合物理性能的W-20Cu复合材料.     

TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微结构和性能的影响（英文）

经简化预处理后,采用化学法制得W-30Cu/xTiC(x=0~4,质量分数%)复合粉末,在400 MPa压力下,将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300℃下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电镜来表征原始W和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W-30Cu/xTiC(x=0~4)复合粉末的显微形貌,以及制得的W-30Cu/TiC复合材料的显微结构。对不同TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料性能(相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等)进行研究。结果表明:对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W-30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W-30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能较好的W-30Cu/TiC复合材料。     

放电等离子烧结温度对超细晶W-40Cu复合材料的影响

采用高能球磨法制备了W-40Cu超细晶复合粉体,继而进行了放电等离子烧结(SPS),获得了致密的超细晶W-40Cu块体复合材料,着重研究了烧结温度对复合材料组织和性能的影响.结果表明,随着烧结温度升高,材料的致密度、硬度和电导率也随之升高;在950℃烧结5 min的W-40Cu复合材料,W颗粒尺寸约300～500 nm,相对致密度达98％,显微硬度HV为287,电导率为17.9 MS/m.     

Mg含量对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,借助光学显微镜、透射电子显微镜研究了向基体合金中添加不同含量的Mg对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Mg的添加量由0.8%(质量分数,下同)增加到2.0%,TiC/Al-4.5Cu复合材料的延伸率下降,而抗拉强度在1.5%Mg时,达到极值。与同等条件下制备的不含Mg的TiC/Al-4.5Cu复合材料相比,抗拉强度提高了17.7%,但延伸率下降了17.9%。TiC颗粒的细化有助于复合材料力学性能的提高,但针状Al2CuMg相的析出阻碍了复合材料塑性的进一步提高。TiC/Al-4.5Cu-Mg复合材料中TiC颗粒尺寸为100nm左右。     

机械合金化对W-20Cu复合材料的显微组织与性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备W-20Cu（vo1％）复合材料。利用扫描电镜和金相显微镜对不同球磨时间的W-20Cu复合材料显微组织进行表征，并对材料的各项物理性能进行测试。结果表明，随着球磨时间的延长，W-20Cu烧结体的组织越来越均匀，Cu相分布也越来越均匀。W-20Cu烧结体密度、收缩率、硬度、抗弯强度随球磨时间的延长而增大；球磨20h的W-20Cu复合粉烧结体热导率达到峰值（130．61Wm^-1K^-1），继续球磨，热导率减小。综合考虑所有研究结果，通过机械合金化所制备的W-Cu复合粉体可以获得具有优异综合物理性能的W-20Cu复合材料。     

MgB2颗粒的制备及其增强铜基复合材料

采用粉末冶金反应烧结结合高能球磨的方式制备了MgB2超细粉末,烧结后X射线衍射(XRD)表明合成MgB2的纯度较高,球磨后由于晶粒尺寸减小以及晶体中微观应力增加使得MgB2衍射峰的强度下降而且宽度增加,但球磨后颗粒的高分辨透射电镜像及相应的选区电子衍射表明球磨后MgB2的晶体结构依旧完整.采用粉末冶金工艺制备了MgB2P/Cu复合材料,扫描电镜观察表明MgB2颗粒在铜基体中分布均匀.线扫描结果表明在MgB2颗粒与铜基体之间存在Mg、Cu元素的互扩散现象.性能测试结果表明,相同体积分数情况下,MgB2P/Cu复合材料的相对密度、硬度、拉伸强度以及导电性能优于TiNp/Cu复合材料和AINp/Cu复合材料,是一种有效的弥散强化相.     

添加Cu对机械合金化Al-Ti-O原位复合材料显微组织演变和硬化的影响（英文）

研究添加5%Cu和2%(质量分数)硬脂酸(工艺控制剂,PCA)的Al-5%Ti O_2(质量分数)复合材料在机械合金化和后续加热过程中显微组织的形成和强化。采用高能球磨法制备粉末复合材料,球磨时间长达10 h。用激光熔融对单线轨的粉末进行处理。利用光学和扫描电镜、X射线衍射分析技术和差示扫描量热法研究其显微组织演变。结果表明,Cu的加入能促进铝与Ti O_2在球磨过程中的有效机械合金化,使粉末具有更高的显微硬度(高达HV 290);而PCA的效果恰恰相反。在这两种情况下,都形成了均匀分布的Ti O_2复合颗粒。机械合金化材料的后续加热导致Ti O_2与铝的放热反应,使得含Cu材料的开始反应温度变得更低,从固态开始发生转变。此外,激光熔融后含Cu材料具有更加分散和均匀的结构,有利于提高其显微硬度。     

MgO/Cu基复合材料耐电弧侵蚀行为研究

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了纳米级MgO陶瓷颗粒增强铜基复合材料(MgO/Cu复合材料),重点研究了MgO颗粒含量对其耐电弧侵蚀性能的影响,阐述了MgO颗粒在电接触过程中的耐电弧侵蚀机理。结果表明,随着MgO颗粒体积分数增加,MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能逐渐提高,当MgO颗粒体积分数为5%时,MgO/Cu复合材料的总体质量损耗和燃弧能量均达到最低值。研究分析表明,高熔点的MgO颗粒有助于改善MgO/Cu复合材料的力学性能和耐电弧侵蚀性能。电弧侵蚀过程中,高熔点MgO颗粒的存在提高了液相铜基体的熔池粘度,减少了电弧喷溅,从而提高了MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能。     

热挤压多尺度B_4C增强5083铝基复合材料的加工、表征、室温力学性能和断裂行为（英文）

研究热挤压Al5083/B_4C纳米复合材料的显微组织表征和力学行为。Al5083和Al5083/B_4C粉末在氩气气氛和旋转速度400 r/min条件下球磨50 h。为提高伸长率,将球磨粉末与30%和50%(质量分数)平均粒径100μm和100μm未球磨粉末进行混合,然后进行热压和热挤压,挤压比为9:1。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱、透射电子显微镜、拉伸和硬度测试研究了热挤压合金。结果表明,机械球磨和B_4C颗粒使Al5083合金的屈服强度从130 MPa提高至560 MPa,但伸长率急剧下降(从11.3%降至0.49%)。添加平均粒径100μm未球磨颗粒可提高合金的塑性但降低拉伸强度和硬度,而添加平均粒径100μm未球磨颗粒同时降低拉伸强度和塑性。随着未球磨颗粒含量的增加,断裂机理从脆性断裂转变为韧性断裂。     

高能球磨制备纳米TiO2/纳米晶Cu超细复合粉体

采用高能球磨法制备了TiO2/Cu复合粉体并采用X射线衍射(XRD)、显微图像分析仪等测试分析方法,对球磨过程中复合粉末相结构、组织形貌和粒度分布的变化进行了研究.结果表明:球磨24 h后可形成纳米TiO2粉体/纳米晶Cu复合粉体,Cu粉晶粒达59 nm;随着球磨时间的增加,纳米TiO2团聚体逐渐嵌入Cu颗粒中,被很好地分散开,呈弥散分布;同时复合粉体粒度细化到300 nm以下,比表面积大大增加,粉体也由球形逐渐地过渡到多角形.     

粉末冶金法制备纳米MgO颗粒增强铜基复合材料

采用粉末冶金法制备了不同体积分数的纳米MgO颗粒增强铜基复合材料,测定了MgO/Cu复合材料的密度、硬度和电导率,并进行了微观组织观察。结果表明,随着MgO颗粒含量的增加,MgO/Cu复合材料的密度和电导率降低,硬度先升高后降低,当MgO体积分数达到2.5%时,综合性能最好。微观组织观察表明,热挤压后,增强相颗粒弥散分布在铜基体上;随着增强相体积分数的增加,颗粒出现团聚并聚集在铜基体晶界处。