机械合金化结合内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料

Al2O3/Cu复合材料具有高的强度和高的导电性及优良的抗电弧性能,广泛应用于电子封装材料、电极和电触头材料。采用机械合金化制备亚稳态的Cu-Al-Cu2O合金粉末,经压制成型后,采用新型内氧化工艺进行烧结处理,得到高强度高导电的Cu/Al2O3复合材料。结果表明:机械球磨96h,Al原子已完全固溶于Cu的晶格中。经1183K内氧化处理4h试样组织均匀致密,Al2O3颗粒弥散分布在铜基体上,其硬度高,电导率高。     

Cu-Al合金平板内氧化组织性能研究

采用简化的内氧化工艺制备了Al2O3/Cu复合材料,研究不同内氧化时间(3～10h)及不同变形量(20%～80%)下的Al2O3/Cu复合材料的显微硬度和导电率,并对其显微组织进行了分析。结果表明:内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒;复合材料的表面和内部的晶粒大小明显不同,表面晶粒较小(粒径10～30μm);冷加工变形量越大,Al2O3颗粒与位错的缠结越严重;经900℃内氧化制备的Al2O3/Cu复合材料具有良好的导电率和显微硬度。     

MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的力学性能与烧结工艺的关系

采用低负荷维氏硬度计、电子万能材料试验机、动态热模拟机等研究了机械合金化(MA)与高温自蔓延(SHS)合成的MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的室温硬度、室温断裂韧度和高温屈服强度等力学性能与烧结工艺的关系.结果表明,该复合材料的室温硬度及断裂韧度均随La2O3含量的增加呈先增后略降的规律,其最大值分别为10.7GPa、6.20 MPa*m1/2.在不同温度烧结时,复合材料的断裂韧度值均高于纯MoSi2的断裂韧度值;采用SHS粉末制备的材料中,La2O3起到了一定的高温强化作用.MoSi2-0.8%(wt)La2O3材料具有较好的综合力学性能.     

真空热压烧结Al2O3/Cu-Cr复合材料的组织与性能

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同Cu2O加入量(4%、5%、6%)的Al2O3/Cu-Cr复合材料.分析研究了其微观组织与性能,并研究了冷变形对材料性能的影响.结果表明,在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒,其粒径为5~20 nm,颗粒间距为20～150 nm;Al2O3/Cu-Cr复合材料经80%变形后,其硬度和抗拉强度明显提高,而电导率则随变形量的增大先升高后降低;随着Cu2O加入量的增加,材料的抗软化性能逐渐提高;当Cu2O加入量为5%时,真空热压烧结(950 ℃,2 h,22 MPa)后全部完成内氧化,且变形后综合性能最优,此时Cu2O含量为最佳的添加量.     

原位(TiB2-TiB)/Cu复合材料组织与性能研究

采用机械合金化和热压烧结相结合的方法制备出原位TiB_2颗粒和TiB晶须混杂增强的铜基复合材料,利用XRD、OM、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织,分析了热压烧结过程中的原位反应机理及微观组织对复合材料硬度、导电率及致密度的影响规律。结果表明:原位反应过程为Cu和Ti原始粉末在800℃开始反应生成Cu3Ti中间相,在850℃时达到Cu3Ti中间相的熔点并在基体中形成液相微区,然后B原子扩散至该液相微区,在继续加热过程中原位析出硼化钛增强相。TiB晶须含量相对较多的复合材料具有较高的硬度,Ti B2颗粒含量相对较多的复合材料具有较高的导电率,TiB晶须和TiB_2颗粒混杂增强的铜基复合材料则同时兼备了以上2种复合材料的性能优势,其综合性能得到优化。所得烧结态3%(TiB_2-TiB)/Cu混杂增强复合材料的硬度和导电率分别达到86.6 HB和70.4%IACS。     

Al2O3弥散强化铜/铬复合材料的强化机理

采用简化内氧化-真空热压烧结新工艺制备了不同氧化剂Cu2O含量的Al2O3弥散强化Cu-Al2O3/Cr复合材料,考察了塑性变形和氧化剂含量对抗拉强度和显微硬度的影响,并通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了其微观组织,在此基础上综合分析了该复合材料的强化机理,并定量计算了各种强化因素的增强效果.结果表明:简化内氧化-真空热压烧结新工艺成功制备了基体晶粒细小的Cu-Al2O3/Cr复合材料;氧化剂Cu2O含量为5％时Cu-Al2O3/Cr复合材料的抗拉强度和硬度较高,且均随着变形量的增加而增加;细小的Al2O3颗粒的弥散强化和Cr颗粒相的聚集强化是该复合材料强化的主要原因,形变强化对其强化有一定贡献.     

混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料制备与性能

本文以碳纳米管（CNTs）和TiB2颗粒作为增强相,首先利用球磨、表面吸附和热压烧结相结合技术制备具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,改善了CNTs在铜基复合材料中易团聚问题。CNTs/Cu复合材料的致密度和导电率随CNTs含量增加而降低,抗拉强度和伸长率随CNTs含量增加先升高后降低,当含量为0.1 wt.%时综合性能最优,致密度、导电率和抗拉强度分别为97.57%、91.2 %IACS和252 MPa。而球磨后热压烧结的1 wt.% TiB2/Cu复合材料致密度、导电率和抗拉强度分别为97.61%、58.3 %IACS和436 MPa。在此基础上,将TiB2颗粒原位引入到具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,制备获得混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料。相比单一CNTs（或TiB2）增强铜基复合材料,(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的强度提升显著。其中,(0.1 wt.% CNTs+1 wt.% TiB2)/Cu复合材料的导电率和抗拉强度分别为56.4 %IACS和531 MPa,相比1 wt.% TiB2/Cu,其导电率仅降低3.3%,而抗拉强度则升高21.8%。这主要归因于片层间CNTs可起承担和传递载荷作用,同时片层间弥散分布的TiB2颗粒可以钉扎位错,两种强化机制共同作用使(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的抗拉强度显著提升。     

Al2O3弥散强化Cu-25%Cr复合材料的机械变形及性能

采用真空热压烧结工艺制得Al2O3弥散强化Cu-25%Cr复合材料,分析了其显微组织与性能。经冷轧变形,研究了显微组织及性能变化,并测定了该复合材料的软化温度。结果表明：Cu-Al2O3/Cr复合材料的电导率随着轧制变形程度的增大,开始上升,然后下降。其导电率未变形时为18.3mS.m^-1,经60%变形后,导电率达到最大,为23mS.m^-1;Cu-Al2O3/Cr复合材料的硬度和抗拉强度随变形量的增加不断上升,80%变形后,硬度增加了55HV,达到150HV,抗拉强度增幅达80%,达到413MPa;并测得合金的抗软化温度约为600℃。     

添加La2O3对激光烧结(WC-Co)p/Cu金属基复合材料组织和成形性能的影响

研究了稀土氧化物La2O3添加量对激光烧结直接成形(WC-10Co)颗粒增强Cu基复合材料的影响.结果表明,优化La2O3含量(1.0%),可细化激光烧结组织,提高增强颗粒分散均匀性以及颗粒/基体界面结合性能,成形致密度高达理论密度的96.3%,显微硬度HV可达403.1;而过量添加La2O3(≥1.5%),导致激光成形性能降低.讨论了稀土原子对颗粒增强金属基复合材料激光烧结成形的作用机理.     

内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的再结晶

利用内氧化法制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了该材料在不同冷拔变形量和Al2O3含量下,其硬度值随退火温度变化的规律,并进行了显微组织结构分析。结果表明:采用内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料,在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒;经900℃×1h退火后,其硬度可保持室温的87%以上;其再结晶温度高达1000℃;变形量和Al2O3含量增加均使硬度提高,但对软化和再结晶温度影响不大。     

粉末冶金法制备Cu/Al2O3复合材料及其性能研究

以纳米Al2O3为增强相,用粉末冶金法制备了铜基复合材料.研究了表面活性剂、Al2O3的比例、混粉方式对复合材料硬度、耐磨性和电导率的影响.结果表明,先用表面活性剂将纳米Al2O3制成单分散悬浮液再与铜粉湿磨混合,可有效改善弥散相的分布,其中Al2O3量以2%为最佳.最佳工艺制得的Cu基复合材料电导率为81%IACS,硬度达到98 HV0.1,相对纯铜而言,平均磨损体积下降46%,呈现出良好的高导高耐磨性.     

Ti_2AlN-La_2O_3/Cu复合材料的界面反应与性能

采用粉末冶金法制备了以Ti2AlN和La2O3为增强相的新型铜基复合材料。研究了Ti2AlN与Cu界面反应及其对复合材料性能的影响。结果表明:Ti2AlN颗粒化学镀铜后改善了铜与Ti2AlN的界面结合情况,形成了宽度为20 nm左右的过渡区。在880~940℃的烧结温度范围内,增强相与基体的界面发生化学反应,生成了Cu(Al)固溶体与TiNx,在显著提高复合材料强度的同时,降低材料的导电性。另外,La2O3纳米颗粒分布在铜基体内,对材料起到弥散强化的作用。     

W-Ni/Yb2O3复合材料的制备及烧结性能研究

本文首先采用化学镀获得Ni-Yb2O3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同成分的W-（0.2、0.5、1、2）wt% Ni/Yb2O3复合粉末,最后在1600℃下烧结3h获得了W-Ni/Yb2O3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究分析了Ni-Yb2O3复合粉体形貌、W-Ni/Yb2O3复合材料表面形貌。测定了W-Ni/Yb2O3复合材料相对密度、显微硬度和热导率。实验结果表明,W-Ni/Yb2O3复合材料的相对密度和显微硬度随着Ni-Yb2O3含量增加而增加,Ni-Yb2O3的加入促进了钨基材料的烧结致密化;同时,添加Ni-Yb2O3复合粉使钨基材料的晶粒得到细化,但对钨基材料导热性起到降低的作用。     

纳米压入技术表征薄膜（涂层）的力学性能

采用纳米压入技术测试薄膜（涂层）的力学性能日益受到关注。测试过程中可自动记录载荷－压深曲线,能够获取薄膜（涂层）的硬度、弹性模量、薄膜（涂层）自身结合强度、膜基界面结合强度、残留应力、屈服强度以及应变硬化率等力学性能数据。本文扼要介绍了纳米压入技术表征薄膜（涂层）力学性能的测试原理。     

AI2O3/Cu复合材料制备工艺的优化

新型颗粒增强铜基复合电极材料Al2O3/Cu能较好地解决电阻点焊镀锌钢板时普通电极材料做电极寿命较短的问题。为了获得优化的Al2O3/Cu复合电极材料制备工艺,采用粉末冶金法制备Al2O3/Cu复合电极材料,通过改变制备过程中的工艺参数,以密度、显微维氏硬度、电导率、显微组织为检测内容,探讨压制力和烧结温度对Al2O3/Cu复合电极材料物理机械性能和显微组织的影响。结果表明,综合性能最优时的Al2O3/Cu复合电极材料制备工艺为:Cu-Al2O3混合粉末制坯压制力100 kN,烧结温度940℃。     

Effect of Mg addition on mechanical and thermoelectrical properties of Al–Al2O3 nanocomposite

The effects of Mg addition on mechanical thermo-electrical properties of Al–Mg/5%Al₂O₃ nanocomposite with different Mg contents (0, 5%, 10% and 20%) produced by mechanical alloying were studied. Scanning electron microscopy analysis (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) were used to characterize the produced powder. The results show that addition of Mg forms a predominant phase (Al–Mg solid solution). By increasing the mass fraction of Mg, the crystallite size decreases and the lattice strain increases which results from the atomic penetration of Mg atoms into the substitutional sites of Al lattice. The microhardness of the composite increases with the increase of the Mg content. The thermal and electrical conductivities increase linearly with the temperature increase in the inspected temperature range. Moreover, the thermal conductivity increases with the increase of Mg content.     

Al2O3/Cu复合材料的内氧化制备及性能研究

采用高能球磨制备出亚稳态的Cu-1%Al（质量分数）合金粉,再将Cu2O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在N2保护炉中同时进行氧化和烧结,制备出Al2O3/Cu复合材料。分析了分别采用湿法球磨和干法球磨时的合金化效果,讨论了模压压力对材料性能的影响。结果表明,对于Cu-Al混合粉来说,采用湿法球磨容易产生分层,采用干法球磨具有良好的合金化效果;在本试验条件下,750MPa为最佳的模压压力,但烧结后材料的电导率还是偏低,因此有必要进行后续的处理来进一步提高材料的性能。     

La2O3掺杂AgSnO2电接触材料的制备及性能研究

以Ag、Sn、La₂O₃粉为原料,采用机械合金法制备复合粉体。结合氧化法与粉末冶金工艺,对复合粉体进行氧化、压制、烧结。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪、硬度计、金相显微镜、金属电导率测量仪等对复合粉体氧化前后的形貌以及电接触材料烧结前后的性能进行表征。结果表明：烧结后,电接触材料硬度较于烧结前明显下降。同时电接触材料随Sn含量增大,电阻率升高,密度反而下降。在一定的La₂O₃(0wt.%、0.75wt.%、1.5wt.%、2.25wt.%、3wt.%)含量范围内,La₂O₃掺杂量越高,密度越低。同时电接触材料经烧结后,随La₂O₃含量增加,其电阻率先降后升,在La₂O₃含量为0.75wt.%时,电接触材料的电阻率最低。     

内氧化Al2O3／Cu—Cr复合材料工艺与性能的研究

通过对Al2 O3 Cu Cr复合材料内氧化粉末冶金工艺的优选 ,探讨了添加合金元素Cr对复合材料性能的影响。研究表明 ,弥散分布的Al2 O3 硬颗粒对基体具有明显的强化作用 ;加入适量的Cr所产生的沉淀强化作用进一步提高了材料的力学性能。实验表明 :Al2 O3 Cu Cr复合材料经过 10 0 0℃× 1h固溶处理 ,30 0℃× 2h时效 ,硬度达到 144HV ,比电导率为 6 6 7%IACS。根据实验结果 ,分析了弥散强化和沉淀强化共同作用下材料性能变化的趋势