Mo-Cu合金研究方法进展

Mo-Cu材料具有高导热系数和低热膨胀系数及良好的耐热性,因此被广泛用于封接材料、电触头材料和散热器材料.阐述了制备Mo-Cu材料常用的工艺方法及其特点.针对Mo-Cu材料应用的性能要求,概述了制备工艺,指出了制备高致密度Mo-Cu材料并改进其性能是今后的发展方向和研究重点.     

纯钼骨架熔渗Mo-Cu合金工艺研究

研究了利用纯钼骨架熔渗法制备Mo70Cu30、Mo60Cu40(质量分数)合金的相关工艺。结果表明:试验原料可选取经高温预处理及筛分后费氏粒度为5.2μm,粒度分布范围较窄及C、O含量低的纯钼粉,不添加诱导Cu粉。利用限位法压制成型的钼素坯经H2气氛在1200～1300℃预烧结出孔隙率ε(%)为33.5%、45.2%的纯钼骨架,在H2气氛熔融态Cu中经1 200～1 350℃熔渗60～120 min可制得Cu含量为31.3%、40.7%的Mo70Cu30、Mo60Cu40合金。利用纯钼骨架熔渗法制备的Mo-Cu合金相对密度可达到98%以上,微观形貌可见Mo、Cu两相均匀分布。     

机械合金化对Mo-Cu合金性能的影响

研究了机械合金化对电子封装用Mo-Cu合金性能的影响规律,结果表明:经机械合金化处理后,钼铜粉末完全变形,颗粒成层片状,小颗粒明显增多,并黏附在大颗粒上面,有的小颗粒到达纳米级,且粉末的衍射峰宽化,衍射峰强度下降.机械合金化后,在不同温度下烧结的Mo-30Cu合金的相对密度、硬度、电导率和热导率都较高,而混合法的较差;当烧结温度在1 050～1 250℃之间时,合金的相对密度、硬度、电导率和热导率随着温度的上升而增大.当温度大于1 250℃时,变化不大.     

电子封接用钼铜材料的制备

通过扫描电镜、透射电镜及X射线衍射等对Mo-Cu复合粉末的粉末形貌、合金化程度及烧结后合金组织结构进行分析,研究了高能球磨后Mo-Cu材料的显微组织及其与陶瓷热膨胀性能匹配的关系。结果表明,采用高能球磨机械合金化和氢气气氛烧结工艺制备的Mo-Cu复合材料,相对密度在98%以上,在室温至700℃热膨胀系数与陶瓷差值在8%。     

机械热化学法制备的Mo-Cu复合粉末及其性能

钼酸铵热解氧化物与铜粉经过球磨混合后,在H2气氛下进行共还原,制得Mo-30Cu复合粉末,利用X射线衍射、SEM等测试分析手段对复合粉末进行表征,研究粉末的压制行为和烧结性能,并研究烧结温度对Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率的影响。结果表明:采用机械-热化学法可以制备出颗粒均匀的Mo-Cu复合粉末,该粉末具有良好的压制性;随烧结温度的升高,Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率提高,经1 280℃烧结后,合金的致密度可达99%以上,显微组织分布均匀,合金的热导率最高达到196.5(W.m-1.K-1),电导率达50.5 IACS。     

低膨胀GH907合金700℃长期时效性能研究

本文研究了低膨胀GH907合金经700℃1000小时长期时效的组织性能，结果表明GH907合金经700℃长期时效，强度有所降低，但仍保持在较高水平；持久性能稳定，无缺口敏感性；具有良好的综合性能。     

机械活化Mo-Cu粉末的烧结

研究了Mo-Cu粉末,经机械活化处理后的组织、形态与液相烧结性能、合金组织的关系,实验结果表明:一定时间活化处理,Mo-Cu粉末形成机械合金化初期的层状组织,其压坯可在较低温度液相烧结,合金相对密度大于99%,组织细小、均匀。     

冷等静压法制备Mo-30Cu合金的组织与轧制性能

采用冷等静压法(cool isostatic pressing,CIP)制得大尺寸钼骨架,对骨架进行渗铜制备Mo-30Cu合金,并在350℃进行温轧,研究CIP压力及熔渗温度和熔渗时间对合金致密度的影响以及合金的轧制性能。结果表明:采用冷等静压法在120~180 MPa压力下可制备孔隙分布均匀,无分层等缺陷的钼骨架,熔渗后坯料的线收缩率随CIP压力增加而逐渐降低,最佳CIP压力为160 MPa;在一定范围内升高熔渗温度与延长保温时间均有助于提高合金致密度;冷等静压–溶渗法制备的高致密Mo-30Cu合金具有较好的温轧性能,有效提高了大尺寸试样的加工性能。CIP压力为160 MPa压制的骨架在1 350℃渗铜6 h后相对密度达到99%以上,合金的温轧变形量可达到65%。     

机械活化对Mo-Cu粉末烧结行为的影响

对机械活化粉末施以液相烧结制备了Mo-Cu合金,经后续处理后达到了完全致密化。结果表明,机械活化可以显著促进该体系的液相烧结,大大缩短了烧结致密化所需要的时间。随机械活化时间的延长,促进液相烧结的效果越明显。     

压制烧结法制备钼铜合金中的缺陷分析

Mo-Cu合金具有高的导热系数和低的热膨胀系数,被广泛用作散热材料和电子封装材料.阐述了钼铜合金制备过程中容易产生的缺陷,对每一种缺陷产生的原因进行了详细的分析,并提出了相应的控制方法.试验结果表明,研究优化合理的工艺方法和工艺参数,可以避免合金中缺陷的产生,制备出性能优良的钼铜合金.     

超高压力下通电烧结制备钼铜合金

采用超高压力下通电烧结技术制备了铜体积分数25%~75%的钼铜合金材料.烧结压力2~10GPa,通电功率15kW,通电时间65s.分析了不同成分和制备工艺参数的钼铜合金显微形貌及力学性能.结果表明,所制备的钼铜合金材料结构致密,力学性能优越,而且超高压力下通电烧结技术能有效地避免晶粒长大和组织偏析.     

Al-Ni-Y合金雾化粉末的超高压固结成形及其机理研究

采用紧耦合惰性气体雾化技术制备具有非晶和纳米晶结构的Al82Ni10Y8(%)合金粉末, 粒径小于26μm粉末为非晶和纳米晶结构, 而粒径小于15μm粉末为非晶单相结构。在250, 310, 360, 400, 450℃5个不同温度下对粉末进行了超高压固结成形, 并对致密化后合金的显微结构进行了分析。致密化后粉末颗粒基本保持原有粉末形貌, 但随着致密化温度的升高, 晶化和晶化相长大愈发明显, 合金密度呈增高趋势。对粉末致密化的机理进行了讨论, 认为非晶相的粘滞流动是低温下获得高致密度的主要原因。     

过共晶Al-Si20合金粉末包套-等径角挤压致密化行为

在500℃下采用包套-等径角挤压(PITS-ECAP)工艺将Al-Si合金粉末颗粒固结成高致密、块体细晶材料。结果表明,PITS-ECAP工艺对粉末材料具有强烈的致密化效果。1道次PITS-ECAP后,试样整体相对密度比初始预装粉致密度提高了50%;2道次PITS-ECAP工艺变形后,合金粉末初晶硅明显细化、整体致密化强烈,C路径能高效破碎组织中粗大板片状初晶硅,使晶粒尺寸变小,圆整度提高,分布均匀,粉末材料相对密度达95%,显微硬度值增加到220 HV25,初晶硅形状系数为0.64,致密化及初晶硅细晶化效果最好;A路径虽致密效果不好但有利于等温处理后的初晶硅细晶化,Bc路径产生的初晶硅细晶化、致密化效果较差。在PITS-ECAP工艺变形过程中,剧烈塑性剪切变形、较高静水压力和有效应变积累是合金粉末致密化、初晶硅细晶化的主要驱动因素。     

一种制备W-Cu复合材料的新工艺

随着微电子信息技术的发展,W-Cu复合材料被用作基片、连接件和散热元件等热沉材料,因而具有更广泛的用途.采用喷雾干燥-氢还原法制备了W-10Cu、W-15Cu和W-20Cu(Cu的质量分数依次为10%、15%和20%)超细钨铜复合粉,并经过成形和烧结制得W-15Cu合金,测量了烧结后的合金导热性能.结果表明,在一定的还原条件下,可以获得粒度细小、氧含量低、钨铜复合均匀的W-Cu复合粉末;W-15Cu合金的相对密度可以达到99.34%,结构组织高度均匀、一致,热导率为184.0 W/m·K,已达到其做为热沉材料的热性能要求.     

烧结工艺对90W-Ni-Mn合金微观结构和力学性能的影响

针对W-Ni-Mn合金难以烧结致密化的问题,在传统氢气烧结工艺的基础上,发展新型氢气烧结工艺,使90W-4Ni-6Mn合金的相对密度达到98.32%,但仍未达到全致密,并存在部分形状不规则的孔隙和锰的氧化物。为使合金能够烧结全致密,本文再次开发了一种新的真空-氩气烧结工艺,使90W-4Ni-6Mn合金的相对密度高达99.82%,近乎全致密。对合金进行力学性能测试,并利用扫描电镜(SEM)观察其微观结构和断口形貌,结果表明:90W-4Ni-6Mn合金的抗拉强度和伸长率均随预烧结保温还原时间延长而增大,在100 min时达最大值,分别为1 030.25 MPa和24.2%,此时钨晶粒尺寸为6.2μm。经分析,90W-4Ni-6Mn合金的优异性能主要得益于烧结密度的提高和晶粒尺寸的细化。     

混合稀土对Mg-9Y-0.6Zr镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、描扫电镜(SEM)、微分扫描量热仪(DSC)和力学性能测试等手段,研究了加入质量分数为0%、1%、3%和5%混合稀土对Mg-9Y-0.6Zr(WK90)镁合金组织及性能的影响.结果表明:铸态WK90合金组织由α-Mg基体及少量的共晶组织构成,添加混合稀土后,晶界处的共晶组织明显增多,并由单一共晶形式转变为层状共晶和离异共晶并存;随着混合稀土添加量的增大,共晶组织的种类及数量增多,合金DSC曲线的低熔点吸热峰总面积增大并最终发生分离;混合稀土为3%铸态合金及含混合稀土为1%的挤压态合金分别具有最高的断裂强度,影响合金强度的因素除了晶粒尺寸外,离异共晶组织的分布状态和形貌也是重要的因素.     

固溶时效工艺对6016铝合金力学性能的影响及多目标优化

作为6XXX铝合金热处理工艺的一部分,固溶处理与时效处理对6016铝合金的力学性能有显著影响.本文把固溶温度、时间和时效温度、时间作为设计变量,应用中心组合实验设计法设计固溶-时效实验方案,在室温下分别测出试样的屈服强度、伸长率和维氏硬度.第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）解决了第一代算法参数选取难、运行效率低等缺点.本文用第二代非支配排序遗传算法把得到的响应面方程作为目标函数进行多目标优化,经过计算后获得非劣解,从中可筛选出使目标函数较好的解与相对的固溶-时效工艺参数.     

微量Ag对Al-Cu-Mg合金显微组织与力学性能的影响

研究了Ag元素对Al-8Cu-0．5Mg合金显微组织、室温及高温力学性能的影响。结果表明：均匀分布在铝基体{001}面和{111}面上共存的θ′和Ω（成分为Al2Cu）沉淀相能对含Ag合金起强化作用；而不含Ag的合金只有θ′一种沉淀相。含Ag合金中小尺寸以及近间距的θ′和Ω沉淀相提高了室温及高温下合金的屈服强度和拉伸强度。然而，与不含Ag的合金相比，由于这种小尺寸及近间距的θ′和Ω沉淀相在变形过程中具有与基体的内在不相容性，含银合金的伸长率降低。