原位合成颗粒增强铜基复合材料的研究进展

弥散强化型铜基复合材料,兼具优异的导电导热性能、高强度、良好的热稳定性和耐磨性,是核反应堆、航空器及高端装备中各种导电导热元件的关键材料,在核电、航空、交通、军事等诸多重要领域有不可替代的作用。原位合成法是在一定温度下金属基体内发生化学反应,原位生成一种或几种陶瓷增强体的技术。原位反应制备颗粒增强铜基复合材料存在两个重要的问题亟待解决:一是增强相的团聚问题,二是增强相的尺寸调控问题。本文总结了几种较为常用的制备弥散强化型铜基复合材料的原位合成方法,并对比分析了几种方法的特点、优劣及技术难点。同时,本文综述了原位合成法对铜基复合材料中颗粒尺寸和分布的影响,分析了原位合成法不同参数对复合材料力学及综合性能的影响规律,并从增强相颗粒形核与生长的原理出发,提出了促成细小弥散颗粒增强相的工艺方案。

原位生长CNTs对于铜基复合材料性能的影响

通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法成功制备了CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料。采用内氧化法制备Cu-Al_(2)O_(3)粉末,利用CVD技术改善碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在铜基体中的分散性和界面结合,提高复合材料的性能。在制备的铜基复合材料中,Al_(2)O_(3)和CNTs双增强相的加入能够提高复合材料的力学性能,且CNTs独特的纤维结构有助于阻止熔融铜脱离基体表面,保持液态熔池稳定,避免复合材料导电率降低。双增强相的添加提高了复合材料的耐磨性、抑制了腐蚀坑的形成。Al的质量分数为0.35%的CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料能够保证导电率较高的情况下得到较高的维氏硬度与致密度。为制备高性能铜基电接触材料提供了新思路。

形变原位铜基复合材料的研究进展

综述了形变原位铜基复合材料的制备方法、组织演变及综合性能特点,介绍了该类材料的强化和导电机理。分析指出:形变原位铜基复合材料兼顾了高强度和高导电性,已成为高强高导铜基导电材料研发领域的热点之一,降低生产成本、研究产业化制备工艺、深入完善基础理论是该类材料的发展趋势。最后探讨了该类材料的应用前景。

形变铜基原位复合材料的研究现状和发展趋势

形变铜基原位复合材料具有超高的强度和良好的导电性,是高强高导铜合金研究方向之一。本文综述了形变铜基原位复合材料的研究现状,介绍了它的制备方法、结构、性能特点,并展望了进一步发展的趋势。

原位形变铜基复合材料研究现状

原位形变铜基复合材料是一类具有广阔应用前景的高性能功能材料。由于其具有良好的高强度、高导电率匹配关系,受到国内外的广泛研究。从不同最终形变工艺、热稳定性、强化机理及导电机理等方面对凝固/形变法制备原位形变铜基复合材料的国内外研究现状进行综述,并指出这类材料的发展趋势。

形变铜基原位复合材料的研究现状与发展前景

高强度高电导率形变铜基原位复合材料是一类具有优良综合物理性能、力学性能和应用潜力的功能材料,其突出的特点是具有超高的强度和良好的电导率。结合制备Cu-15%Cr(质量分数)合金原位复合材料,阐述形变铜基原位复合材料目前的研究状况。介绍该类材料的组织演变、结构、强化导电机理和综合性能特点,同时对其制备工艺进行了介绍。指出这类材料的发展方向为高性能Cu-Cr、Cu-Fe系原位复合材料的开发以及该体系材料的工业化制备和应用。

多步法原位制备TiB2颗粒增强点焊电极用铜基复合材料及其应用

为提高点焊电极的使用寿命,采用多步法制备TiB2增强的铜基复合材料。采用X射线衍射(XRD)、金相显微技术、扫描电镜(SEM)等表征手段对多步法制备的TiB2增强的铜基复合材料物相、微观形貌进行分析。通过对复合材料力学性能指标测量发现,多步法制备所制备的铜基复合材料具有较好的综合力学性能,将多步法制备的铜基复合材料加工成点焊电极,其寿命测试结果相较于其它对比样最高,寿命达到1500个焊点,是普通铬锆铜点焊电极寿命的2.6倍。

形变铜基原位复合材料的研究进展

本文对形变铜基原位复合材料的基本原理、制备方法、组织和性能特点等进行了综述。

形变铜基原位复合材料的研究现状

形变铜基原位复合材料是一类很具应用潜力的功能材料,是高强度高导电率铜合金的研究热点和发展方向之一,其突出的特点是具有超高的强度和良好的电导率。本文综述了铜基原位复合材料的研究现状,介绍了该类材料的组织演变、强化和导电机理,对其制备工艺及综合性能特点进行了介绍,并阐述了该类材料的发展方向。

形变铜基原位复合材料研究与展望

形变铜基原位复合材料具有超高的强度和良好的导电性,是高性能铜基材料发展的重要方向。综述了形变铜基原位复合材料的国内外研究现状,介绍了它的制备方法、组织演变、强化和导电机理,并对该类材料的研究方向进行了展望。

Cu-10Cr-2Zr原位形变复合材料性能研究

采用大气熔铸与形变原位复合的方法制备了Cu-10Cr-2Zr形变原位复合材料,测定了不同应变量和中间热处理温度下的显微硬度、抗拉强度和电导率,并研究了Cu-10Cr-2Zr原位复合材料的显微组织。结果表明:Cu-10Cr-2Zr合金通过中间热处理和大变形,合金元素Cr及Zr由铸态不连续的枝晶组织演变成纤维组织,且随应变量的增加,合金的显微硬度升高;通过调整中间热处理温度,可以获得抗拉强度≥950MPa,电导率≥73%IACS,中间热处理温度在450～500℃为宜。

形变铜基原位复合材料中Cr纤维热不稳定过程模拟

测定了线拉Ｃｕ－Ａｇ－Ｃｒ（Ｗ（Ａｇ）＝３％，Ｗ（Ｃｒ）＝１０％）原位复合材料（η＝３．９５）中Ｃｒ纤维的断开动力学，并与有关模型比较，提供了较合适的物理模型．结果表明，Ｃｒ纤维的断开，受界面扩散控制，界面扩散系数由Ｃｏｕｒｔｎｅｙ界面分裂模型计算为Ｄ１（Ｃｒ在Ｃｕ（Ａｇ）－Ｃｒ界面）＝４７．４ｅｘｐ（－１３７０００／ＲＴ）ｃｍ２／ｓ，Ｒ：Ｊ／ｍｏｏ，有效温度范围为６００℃～９５０℃．

高强度高导电性形变铜基原位复合材料的研究进展

形变铜基原位复合材料是高强度高导电性铜合金的研究热点和发展方向之一,其突出的特点是具有超高的强度和良好的电导率。综述了铜基原位复合材料的研究现状,介绍了该类材料的制备工艺、组织演变、强化导电机理和性能特点,重点对其强化机理作了论述,并对该类材料的发展方向作了展望。

合金元素对形变Cu-Fe原位复合材料性能的影响

利用电阻测量仪 ,电液伺服万能试验机 (MTS) ,扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)研究了添加微量Zr,Mg元素及Fe含量对室温和退火状态的形变Cu Fe原位复合材料的组织、导电性和强度的影响。结果表明 ,添加Zr后 ,在不明显损失导电性的情况下 ,可使极限抗拉强度 (UTS)提高约 10 %。进行2h不同温度退火处理 ,材料的电阻率在 4 0 0℃之前稍稍减小 ,后快速增加 ;UTS在 15 0℃之前稍稍增加 ,后快速减小 ,Zr的加入改善了材料的热稳定性 ,表现在随着退火温度的增加 ,UTS下降的幅度变缓。添加Mg使材料变脆。形变量和Fe含量的增加使材料的电阻率和强度显著增大。经 15 0℃× 2h ,30 0℃×2h退火处理可改善此类材料的综合性能。

原位反应铜基复合材料制备工艺

用原位反应法制备了氧化物颗粒增强铜锆基(Al_2O_3+Cu_2O)/Cu-Zr复合材料,并对其组织和性能进行了研究。结果表明,复合材料增强相分布均匀,尺寸细小,体积分数随反应温度和时间的不同,可以在5％～15％内调节,铸态显微硬度可达104.1。最后讨论了热处理及形变处理对复合材料组织和性能的影响。

形变Cu-11.5%Fe原位复合材料的强度和导电性

研究了经多次冷拔或冷拔配合中间热处理制得的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的组织、强度和导电性。用SEM和TEM观察分析了材料的组织结构。结果发现,形变量η≥5.37的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的Fe树枝晶已成为细纤维状,在横截面呈薄片弯曲状。形变量越大,纤维越均匀细化。力学性能和电阻率测试结果发现,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大。中间热处理可在不损失强度的同时,明显降低电阻率。经3次中间热处理后,不同形变量下的材料电阻率均可下降约4.4μΩ·cm。几个较好的电导率和极限抗拉强度组合为:70.6%/659MPa(Φ0.8)、64.6%/752MPa(Φ0.5)和51.9%/880MPa(Φ0.2)。

形变Cu-15%Cr原位复合材料的组织和力学性能

通过冷变形拉拔结合中间热处理制备了纤维相增强的Cu-15wt%Cr合金,研究了变形过程对组织形态和力学性能的影响。用SEM观察分析了材料的组织结构。研究表明,通过形变原位复合技术,可以获得抗拉强度大于1000MPa,导电率大于71%IACS的形变Cu-15wt%Cr原位复合材料。通过控制形变量以及调整中间热处理和稳定化热处理规范,可以获得不同强度和导电率的组合。形变量越大,纤维越均匀细化。力学性能和电阻率测试结果表明,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大。

Cu-10Cr-0.4Zr形变原位复合材料的组织演变特征

制备了Cu-10Cr和Cu-10Cr-0.4Zr合金,并经冷变形形成了原位复合材料。研究Zr添加剂对合金铸态组织和复合材料的纤维形貌的影响,以及随着形变率的提高β-Cr纤维演变特征。研究表明,在Cu-10Cr合金中添加的0.4%（质量分数）Zr,Cr析出相的直径由15-80μm细化到10-20μm;对Cu-10Cr-0.4Zr合金能谱分析表明,在Cu-10Cr-0.4Zr铸态组织中存在Cu5Zr相的形成和析出;随着形变率增大,β-Cr相之间的间距不断减小,其宽厚比也进一步增大,纤维相发生比较明显的弯曲和扭折,特别是当形变率η=6.2时,纤维相的厚度能够达到250-350nm,纤维相变形和分布也趋于均匀;当η=6.2时,Cu-10Cr-0.4Zr形变复合材料的抗拉强度达到1089 MPa,采用改进的Hall-Petch公式计算其值为1037 MPa,理论计算数值与观测结果基本一致。

TiB2在原位反应制备铜基复合材料中的应用现状

系统地介绍了目前TiB2的合成体系及相应的TiB2/Cu复合材料制备方法。同时,简要总结了颗粒强化铜基复合材料的强化机理和导电模型,以及近些年来部分原位形成TiB2/Cu复合材料的性能研究状况。

原位Al_2O_3颗粒增强铜基复合材料的制备及微观组织

采用原位反应的方法成功制备了Al2O3颗粒增强铜基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析和动力学分析。SEM观察和EDS分析显示,原位反应生成的Al2O3颗粒分布于Cu基体中,且颗粒平均直径约为 0．5μm,在材料中平整圆滑的Al2O3颗粒与基体结合良好。