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11期：技術‖ 彌散強化銅基復合材料的研究進展
來源:
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作者:pmo0cbdb2
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發布時間: 2018-06-20
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彌散強化銅基復合材料的研究進展
摘要：綜述了高強高導彌散強化銅基復合材料的制備工藝，尤其是對氧化鋁彌散銅的制備工藝、性能做了詳細地介紹，并對彌散強化銅基復合材料研究狀況及應用前景做相應探討。
關鍵詞：彌散強化、氧化鋁、銅基復合材料
前言
早在1973年，美國就開發出了彌散強化銅基復合材料，彌散強化銅最先主要應用于軍工航天領域，現已廣泛應用于電工、電子、汽車、家電及容器制造等領域。20世紀80年代，我國許多高校和科研院所也相繼開始了彌散強化銅材料的研究，并取得了較好地進展[1,2]。
顆粒增強銅基復合材料， 具有高溫強度高、 穩定性好、 高導電導熱性的優異性能。 對Al2O3、 BeO、 ZrO2、Cr2O3、TiO2等作為彌散相的彌散強化銅基復合材料的研究表明，以A12O3為增強體的Al2O3/Cu復合材料的強度和導電性的綜合性能最佳[3]。
1 、彌散強化銅基復合材料及其制備
以Al2O3、BeO、ZrO2、Cr2O3、TiO2等作為彌散相的銅基復合材料中，細小堅硬的氧化鋁粒子均勻彌散分布在銅基體上，阻礙了位錯的運動，大大提高了基體的室溫與高溫強度，而導電導熱性與純銅接近，并且有良好的抗高溫軟化、抗電弧侵蝕和抗磨損能力，是一種具有廣泛應用前景的新型銅基復合材料。制備彌散強化銅基復合材料的技術有粉末冶金、反應噴射沉積法、復合電沉積法、真空混合鑄造法和表面催滲等[4~8]。
1.1粉末冶金法
(1)機械混合法，它是把一定比例的Cu粉與Al2O3、BeO、ZrO2、Cr2O3、TiO2等增強顆粒粉末混合均勻，壓制成型后再燒結成燒結體預制件。這種傳統方法工藝成熟，但制品性能，尤其是強度和導電率偏低。這與A12O3粉末的粒徑在微米級，彌散強化效果較低有關。
(2)共沉淀法，此法主要用于制備氧化鋁彌散銅。用硝酸銅及硫酸鋁，配制成含有一定體積分數的氧化鋁當量值的水溶液，在20℃下攪拌并添加一定摩爾濃度的氨水溶液，經沉淀過濾后再用冷水洗滌沉積物，隨后在110℃下烘干，并引燃成氧化物，最后進行選擇性還原處理。此法制得的氧化鋁彌散銅基復合粉末受還原工藝和原料純度的影響，燒結制品性能較低。
(3)內氧化法，內氧化法目前主要用于制備Al2O3彌散強化銅。內氧化方法可以獲得納米級、均勻分布的氧化鋁顆粒，是制備高性能氧化鋁彌散強化銅基復合材料的首選方法。內氧化法的工藝路線為：熔煉Cu-Al合金，用高壓氮氣霧化熔體，制得CuAl粉末；將制得的粉末與內氧化劑(細小的氧化銅粉末)混和后；加熱到高溫， 在全部固溶的Al都被氧化后， 在氫或分解氨氣氛中將粉末加熱， 以還原粉末中過量的氧化銅，最終制得Al2O3彌散強化銅粉。
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