高强高导弥散强化铜材料增强相的选择

2021-07-21 14:16:22

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弥散强化铜材料在较高的工作温度下能够保持高机械强度、高导电能力、高导热能力,并具有抗中子辐射的特点,因此被广泛用于制作电阻焊电极、电子元器件引线框架、核聚变系统中导热部件等材料。轧制的纯铜或者沉淀强化铜合金材料在较高温度工作时,由于晶粒的再结晶和长大以及析出物的溶解而失效,但是弥散强化铜材料中第二相粒子能够钉扎位错、晶界、亚晶界,所以材料可以在接近铜熔点的温度下工作,其中钉扎晶界(Hall-Petch)是比钉扎位错(Orowan)更为重要的强化机制。

氧化铝铜

人们于20世纪70年代开始对其进行研究,并由美国SCM公司成功开发出内氧化法制备氧化铝弥散强化铜产品。但由于其工艺复杂、生产条件恶劣、成本较高,至今各国材料工作者仍在对弥散强化铜材料进行着持续大量的优化研究,其中以机械合金化工艺最为典型,并获得了一些新的理论和实验结果。

弥散增强铜基复合材料的组织中主要包含基体铜相、增强相及其界面结合。采用粉末冶金工艺制备的材料中还有一定量的孔隙。人们期望获取小尺寸晶粒、高密度的粉末冶金产品。即使稍微提高工件温度,机械变形后也不发生再结晶是氧化物弥散强化铜的典型组织,这是弥散相粒子作用的结果。

增强相和基体良好的界面结合对材料性能影响巨大。氧化铝铜厂家等研究了化学镀镍和不镀镍的SiC和Al2O3增强铜复合材料。研究发现,不镀镍试样烧结后膨胀2%,镀镍试样烧结收缩2%～4%,并且屈服强度要高很多。缺乏润湿性扩散性的界面阻碍了通过颗粒重排和溶解析出而产生的致密化,导致了大量残余孔隙的存在,从而引起材料机械和物理性能的下降。