内氧化制备Cu-Al_2O_3复合材料新工艺的研究

提出了一种在低真空度下内氧化制备Cu -Al2 O3合金粉 ,以热锻为后续致密化手段 ,辅以其它工序制备Cu -Al2 O3复合材料的新工艺 ,并进行了初步的试验研究与理论分析。研究结果表明 :在低真空度下内氧化 ,有助于增大内氧化速率、细化Al2 O3粒子并有助于Al2 O3粒子的弥散分布 ;热锻具有显著的致密化作用 ,可代替冷变形作为致密化手段。与现有的内氧化制备工艺相比 ,本文提出的新工艺具有工艺简单、成本低。

超音速冷喷涂Cu-Al_2O_3复合涂层特性

采用冷喷涂技术在铝基板上制备了Cu-Al2O3复合涂层,以复合涂层为催化剂进行了甲醇水蒸气重整制氢实验,并利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对实验前后的涂层进行了表征。结果表明,涂层之间和涂层与基板间的结合主要为机械咬合,孔隙率较高,与喷涂颗粒相比,涂层没有相的变化;喷涂后Al2O3颗粒发生了破碎,而Cu颗粒变形不充分,Cu颗粒特性导致涂层中铜含量比粉末中的低;甲醇水蒸气重整制氢实验表明,Cu-Al2O3复合涂层由于含氧高而具有比纯铜涂层更好的稳定性。

20%Mo/Cu-Al_2O_3复合材料的强化机理及热变形行为

采用真空热压一内氧化烧结方法制备20％Mo／Cu-Al2O3复合材料，测试其性能并观察分析其微观组织。利用Gleeble-1500D热力模拟试验机在温度为350-750℃、应变速率为0．01-5s^-1及总应变量0．5的条件下，对20％Mo／Cu-Al2O3复合材料热变形过程中的流变应力与应变之间的关系进行研究。结果表明：20％Mo／20％Mo／Cu-Al2O3复合材料的组织分布均匀，未观察到明显的团聚现象及孔洞，致密度较高。在材料基体上，原位内氧化生成的纳米级A1203颗粒呈弥散分布，增加了基体的强度。复合材料的高温流动应力一应变曲线以动态再结晶软化机制为主，峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加；在真应力一真应变曲线基础上建立的高温变形本构方程较好地表征了此复合材料的高温流变特性，其计算结果与实验结果吻合较好。

国内Cu-Al_2O_3复合材料致密化加工的研究进展

Cu-Al2O3复合材料具有很多优异的性能,其致密化加工方法主要有热挤压、锻造和冷加工等。本文综述了国内弥散强化铜塑性变形的研究,详细介绍了弥散强化铜致密化加工研究的现状。热挤压是生产弥散强化铜的主要加工方法,不同挤压方式和挤压工艺对材料性能有很大影响。锻造是生产大断面尺寸弥散强化铜的重要手段,处于三向压应力状态锻造后弥散强化铜的性能可优于挤压态弥散强化铜。冷加工也是弥散强化铜生产中的关键步骤,主要作用为材料成形和提高力学性能。本文还对该领域的未来发展进行了展望,将来应进一步从理论上加强对弥散强化铜致密化加工的研究,并开拓新的致密化加工技术。

热挤压对内氧化法制备Cu-Al2O3组织性能的影响

采用一种新型简化内氧化工艺结合热挤压工艺,制备了Cu-Al2O3复合材料。对热挤压后复合材料的微观组织和硬度、抗拉强度和电导率进行了研究。结果表明,热挤压明显细化了复合材料的组织,提高了组织均匀性,减少了孔隙等粉末烧结缺陷,得到了较为致密的Cu-Al2O3复合材料;密度达到8.82g.cm-3;热挤压后其硬度、抗拉强度和电导率显著提高,分别达到HV111、242MPa、40.6MS/m。拉伸断口分析表明,烧结态和挤压态断口均为韧窝聚集型断裂,热挤压改善了烧结态的韧性。

内氧化制备Cu-Al_2O_3/(Ce+Y)复合材料薄板带的组织和性能

采用内氧化工艺制备了Al2O3弥散强化Cu-Al2O3/(Ce+Y)复合材料,分析了其显微组织,并对冷轧变形的复合材料的微观组织和性能进行了分析。结果表明:Cu-Al-(Ce+Y)合金薄板内氧化后固溶的Al脱溶与[O]形成Al2O3,TEM分析表明,大量细小均匀的γ-Al2O3相弥散分布在铜基体上,粒径约为5～20 nm,粒子间距为10～50 nm,并且沿晶面(440)和晶向[11 2]析出;Cu-Al2O3/(Ce+Y)复合材料经60%变形后,Al2O3呈链状分布,与Cu晶粒被拉长方向一致,形成明显的纤维组织;Cu-Al2O3/(Ce+Y)复合材料的显微硬度和抗拉强度随变形量的增大逐渐增加,当变形量为80%时,显微硬度值约为内氧化后原始试样显微硬度的1.4倍,抗拉强度比原始试样的抗拉强度增加了165 MPa,而导电率下降约4%IACS。

真空热压烧结W(50)/Cu-Al_2O_3的热压缩变形行为

采用真空热压烧结法制备了纳米Al2O3弥散强化铜为基体,W颗粒为增强相的W(50)/Cu-Al2O3新型复合材料。在Gleeble-1500D热模拟机上对真空热压烧结W(50)/Cu-Al2 O3复合材料进行等温热压缩实验,研究了在变形温度为650～950℃;变形速率为0.01～5 s-1;最大真应变为0.7条件下的流变应力行为。结果表明:在实验条件下,复合材料W(50)/Cu-Al2O3存在明显的动态再结晶特征,即变形初期,流变应力随着应变量的增大而迅速增大,达到峰值之后流变应力逐渐趋于平稳,不随应变的增加而明显变化。变形温度和变形速率对流变应力影响显著,随着温度的升高和应变速率的减小,峰值应力逐渐减小,并且在晶界交叉处出现再结晶晶粒,并逐渐增多。复合材料的主要软化机制为动态再结晶。建立了复合材料高温变形时的流变应力本构方程,并确定了热变形激活能Q为176.05 kJ/mol。

Cu-Al合金薄板内氧化法制备块体Cu-Al_2O_3复合材料

采用Cu-Al合金薄板内氧化和热挤压成型相结合的方法制备块体Cu-Al2O3复合材料。89.7 mm×0.5 mm的Cu-0.16 mass%Al合金圆薄片900℃×8 h内氧化后,经表面清理、叠层装入包套、密封和800℃热挤压,制备出了20 mm的Cu-Al2O3复合材料棒材(块体材料),并经冷拔制备出了生产所需的3 mm的线材产品。热挤压棒材和冷拔线材截面呈现出"年轮"结构。热挤压棒材的导电率为96.3%IACS,冷拔线材的导电率、屈服强度和抗拉强度分别为94.1%IACS、417 MPa和445 MPa。

冷变形对简化工艺制备Cu-Al_2O_3复合材料组织和性能的影响

研究了一种新型简化的内氧化工艺，制备了不同氧源系数的Cu-Al2O3复合材料，对所制备复合材料的烧结态和经60％、70％、80％变形后的微观组织、硬度、导电率进行了分析。结果表明：该简化工艺成功制备了Cu-Al2O3复合材料，在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒，其粒径约为5～20nm，颗粒间距约为25～60nm复合材料变形后，其硬度明显提高，最大值达到144HV，而导电率则随变形量的增大先升高后降低，但降幅很小；当氧源系数k为1．20h，压制粉末烧结（950℃，4h）后全部完成内氧化，且变形后综合性能最优，此时氧化剂含量为最佳的添加量。

等离子喷涂Cu-Al_2O_3复合涂层制备及摩擦学性能研究

目的研究铜的添加对Al_2O_3涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在20钢表面分别制备Al_2O_3和Cu-Al_2O_3涂层。对两种涂层显微硬度、结合强度、摩擦磨损性能进行对比研究,并分析涂层的相组成、组织结构、磨损形貌。结果 Al_2O_3原始粉末含有α-Al_2O_3相,制成涂层后有γ-Al_2O_3新相生成。Cu-Al_2O_3原始粉末主要由Cu、α-Al_2O_3相组成,所制备Cu-Al_2O_3涂层有γ-Al_2O_3和Cu_2O新相生成。两种涂层均由基体、粘结层、涂层组成,各层之间有明显的界面,层与层之间结合良好。Cu-Al_2O_3涂层较Al_2O_3涂层孔隙、微裂纹减少。添加铜后,结合强度明显提高,Al_2O_3涂层的结合强度为7.56 MPa,Cu-Al_2O_3涂层的结合强度为15.96 MPa,而显微硬度变化不大。Cu-Al_2O_3涂层的摩擦系数明显降低,且波动幅度较小;磨损率为5.93×10^(-4)mm^3/m,比Al_2O_3涂层降低了14.68%。与Al_2O_3涂层相比,Cu-Al_2O_3涂层磨痕处剥落坑面积减小,磨损表面比较平整,剥落现象减轻,主要磨损机制为剥落。结论铜的添加改善了Al_2O_3涂层的摩擦磨损性能。

TiC/Cu-Al_2O_3复合材料的强化机理及动态再结晶行为

采用真空热压-内氧化烧结法制备TiC/Cu-Al_2O_3复合材料,通过扫描电镜(SEM)和高分辨率透射电镜(HRTEM)分析其微观组织,讨论该材料的强化机理。利用Gleeble-1500D热力模拟试验机在温度为450~850℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)及变形量0.7的条件下进行试验。采用加工硬化率处理法对真应力-真应变数据进行处理,结合lnθ-ε曲线和-(?)(lnθ)/(?)ε-ε曲线,确定该材料动态再结晶临界条件及动态再结晶体积分数,并利用该体积分数建立动态再结晶动力学模型。结果表明:内氧化生成γ-Al_2O_3颗粒的弥散强化作用及TiC与基体间的非晶过渡层提高了材料的强度;该复合材料热压缩过程中存在动态再结晶软化;随着变形量的增加、变形温度的升高及应变速率的降低,动态再结晶体积分数均增加。

真空热压烧结W(50)/Cu-Al_2O_3复合材料的性能研究

采用真空热压烧结工艺制备W(50)/Cu-Al2O3复合材料,观察了其显微组织,测试了其致密度、硬度、抗弯强度和导电率。结果表明:W(50)/Cu-Al2O3复合材料组织致密;致密度和硬度优于Cu-50%W,致密度可达99.8%,显微硬度达135 HV。而导电率为46%IACS,略低于W-50%Cu复合材料。抗弯强度为291.3 MPa,弥散铜钨合金室温弯曲断裂主要以弥散Cu相的撕裂为主,伴随有W-Cu界面的分离和部分W晶粒的解理断裂。

真空热压烧结制备20vol%SiC/Cu-Al_2O_3复合材料

采用真空热压烧结法制备了20vol%SiC/Cu-Al2O3复合材料,观察了其显微组织,进行了XRD分析,并测试了性能。结果表明:该材料致密度为97.6%,组织较为致密,显微硬度达165 HV,导电率为25%IACS;在950℃下,碳化硅与铜发生反应生成Cu9Si。

Cu-Al_2O_3复合材料的塑性变形分析

用Gleeble 1500型热模拟机对Cu Al2O3复合材料的塑性变形进行了试验分析。结果表明,在300～600℃, ε≤1/s时,随着应变的增加,复合材料的流动应力迅速达到极值点后,逐步减小;变形时温度变化较小,并且变形后晶粒无粗化现象;还分析了温度及应变速率的影响。

氧化剂对Cu-Al_2O_3复合材料微观组织的影响

研究了一种新型简化内氧化工艺，并制备了不同氧源系数的Cu-Al2O3复合材料。用SEM、TEM等分析手段对所制备复合材料烧结态的微观组织进行了研究。结果表明，该简化工艺成功制备了Cu-Al2O3复合材料，在铜基体上弥散分布着大量细小的γ-Al2O3颗粒，其粒径为5～20nm，颗粒间距为25-60nm，当氧源系数（女）为1．20时，压制粉末经烧结（950℃，4h）后全部完成内氧化，此氧化剂含量为最佳的内氧化氧化剂添加量。

TiC含量对TiC/Cu-Al_2O_3复合材料热变形行为的影响

采用真空热压-内氧化烧结法制备TiC体积分数分别为0、10 vol%、20 vol%的TiC/Cu-Al2O3复合材料,观察和分析了其显微组织、测试和分析了其性能;利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,研究了3种复合材料在变形温度为450-850℃,应变速率为0.001-1 s^-1条件下的热变形行为。结果表明,复合材料的相对密度在97.1%以上,随着TiC含量的增加,其导电率下降、硬度升高。TiC/Cu-Al2O3复合材料的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;高温变形条件下TiC/Cu-Al2O3复合材料流变应力本构方程可以用双曲线正弦方程和Z参数描述;其热变形激活能分别为163.939 k J/mol（0 vol%TiC）、164.142 k J/mol（10 vol%TiC）和210.762 k J/mol（20 vol%TiC）。

30%Mo/Cu-Al_2O_3复合材料的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为450～750℃、应变速率为0.01～5s-1、总应变量0.7的条件下,对30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行研究和分析。实验结果表明30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用30%Mo/Cu-Al2O3复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,确定了热加工工艺参数为变形温度650～750℃,应变速率0.01～0.1s-1。

挤压态Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金组织结构与强化机制的定量探讨

通过力学性能测试、金相和透射电镜观察等手段研究了热挤压态Cu-0.12 Al2O3弥散强化铜合金的组织与性能．结果表明：挤压态Cu-Al2O3弥散强化铜合金的主要强化机制是细晶强化和弥散强化．细小的Al2O3相钉扎位错，强烈抑制基体的再结晶，造成材料小晶粒、多晶界效应，其平均亚晶粒大小仅为2～4μm，同时对不同强制机制对合金强度的贡献进行了定量计算，计算值与实验值吻合较好．

载电条件下30%Mo/Cu-Al_2O_3复合材料的摩擦学行为

采用真空热压烧结-内氧化法,制备了30%Mo/Cu-Al2O3复合材料。在载电条件下,考察了30%Mo/Cu-Al2O3销试样和铬青铜QCr0.5盘试样摩擦副的滑动摩擦磨损性能,利用扫描电镜观察磨损形貌并探讨了其摩擦磨损机制。结果表明,Mo颗粒的加入,增加了复合材料的整体强度及耐磨性;电流对磨损率和摩擦系数具有显著影响,随着电流增加,30%Mo/Cu-Al2O3复合材料的磨损率增加,摩擦系数增大;其磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损和电烧蚀磨损。

氧化剂含量对Cu-Al2O3/Cr复合材料组织与性能的影响

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同氧源(Cu2O)含量(4%、5%、6%)的Cu-Al2O3/Cr复合材料(以Al2O3弥散强化铜为基体的Cu-Cr复合材料)。用SEM、TEM等分析手段对所制备复合材料烧结态的微观组织及性能进行了研究。结果表明,在铜基体上弥散分布着大量细小的γ-Al2O3颗粒,其粒径为5～20nm,颗粒间距为20～150nm,当氧源含量为5%时,经真空热压烧结(950℃,2h,22MPa)后全部完成内氧化,此氧化剂含量为最佳的内氧化氧化剂添加量。