纳米相增强铜基复合材料制备技术的研究进展.pdf

第卷第期兵器材料科学与工程

年月,

纳米相增强铜基复合材料制备技术的研究进展’

丁俭,赵乃勤,师春生,何春年

天津大学材料科学与工程学院,天津仪

摘要综述了原位反应合成法、内氧化法、大塑性变形法、机械合金化法、粉末冶金法类制备工艺的机理、特点和研究现
状。原位反应合成法具有浸润性好,界面清洁等优点,但制备工艺成本高,不适于规模化生产内氧化工艺简单、成本低,但
容易造成组织缺陷大塑性变形工艺可制备粒度可控性好,界面清洁的复合材料,但粒度分布不均匀机械合金化工艺简
单易行、产量高,但粒径分布宽,易混人杂质粉末冶金工艺制得的产品界面反应少、分布均匀、可以进行机加工,但生产工
艺复杂、成本高,复合材料界面容易受到污染。最后还探讨了纳米相增强铜基制备技术未来的发展趋势。
关锐词纳米铜基复合材料制备技术
中圈分类号仆文献标识码文章编号抖一〔一以巧一以

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铜基复合材料,不仅强度高,导电导热性与纯铜

、强
,纳米增相的种类
相近而且还具有良好的抗电弧侵蚀抗腐蚀能力及

、、
较高的强度,是一种具有广泛应用前景的新型材料〔’」。纳米增强相的种类繁多,有各种陶瓷玻璃金
随着电子、汽车和冶金工业的发展,对这类高强度、高刚石、石墨等,按照形态分类主要有纳米纤维和纳米
导电铜基复合材料需求越来越迫切,选用最佳增强相颗粒。它们由于在尺寸、形状、物理化学性质上有很大

、
和制备方法制备出性能更优良的高强度高导铜基复的差别,有时必须通过增强相表面处理优化铜合金

、
合材料是当前铜基复合材料发展的迫切要求。成分优化工艺参数或工艺方法的途径来解决制造技
纳米相增强铜基复合材料是近年来发展起来的术的难题。
一种新型材料,是由纳米相均匀地分散在铜或铜合裹部分增强相的性能参数
金基体中而形成的。由于纳米分散相具有大的表面恤触代别,们耐加代帅

一,
积和强的界面相互作用,纳米相增强铜基复合材料增强相密度’一膨胀系数爪强度加弹性模量
名
表现出不同于一般颗粒或纤维增强铜基复合材料的刃,护一仪

、、、刁
力学热学、电学磁学和光学性能,其比强度比模护
量、耐磨性、导电、导热性能等均有大幅度的提高,是护斌月
一种全新的高技术新材料,具有广阔的商业开发和应护名
用前景。加护书

收稿日期一一修回日期一一
作者简介俭一,女,博士研究生,一,电话一
’
兵器材料科学程弟卷

选择增强相的参数包括弹性模量、抗拉强度、密厂寸为,,其挤压棒材的电导率和硬度与传统

、一、
度膨胀系数、热导率、具体选择时要将该复合材料用的内氧化浑艺相媲美

一
途、性能、生产艺及成本等因素综合起来考虑表内氧化法

〕
列出了常用的一些陶瓷颗粒增强相的性能参数勾氧化法,。,是使一合金雾化
粉末在高温氧化气氛中发生内氧化,使合金儿素转
相强合的
纳米增铜基复材料制备技术,
化为氧化物然后在高温氢气气氛中将氧化的铜还原
原位反应合成法鹉来形成铜’氧化物的混合体,最后在一定压力下
原位反应合成一,了技术近年来作烧结成型该丁艺简单、成本低、有利于规模生产。但

,
为一种突破性的金属基复合材料合成技术而受到国是,用内氧化法制备的颗粒增强基复合材料中由
内外学者的普遍重视。增强的基本原理是在金属基体干滞留存内部的氧化剂难以完全消除,容易造成裂

,
中加人或通人能生成第二相的合金元素或化合物在狡、空洞、夹杂等组织缺陷,因而对复合材料的性能产
一定温度下在金属基体中发生原位反应,形成原位复牛一定的影啊目前研究最多的就是一系的内氧

。
合材料原位反应合成技术基本上能克服其它工艺通化也有报道,一合金的内氧化

,
常出现的一系列问题如克服基体与增强体浸润不李玉桐’飞用一合金水雾化粉末经内氧化
良,界面反应产生脆性层,特别是增强相极难进行复制得纳米一几复合粉末,再经等静压压坯一,烧

,
合问题等其次在基体中反应生成的增强相热力学结、热挤扭一,冷轧或热拔制成铜基复合材料电镜观

一
,,
稳定并具有优良的力学性能增强相与铜基界面无杂察发现,一颗粒平均尺寸为,均匀分布对位
质污染,能显著改善材料中两相界面的结合状况,使错有明显的钉扎作用。性能测试结果表明,该复合材

,一
材料具有优良的热力学稳定性另外原位反应省去料与美国叩一同样成分的材料性能基本相同
了增强相的预合成,简化了工艺,降低了成本,因而在中玉田等’通过对内氧化介质的优化选择,制备了其
开发新型纳米增强铜基复合材料方面具有巨大的潜有高强度高电导率和高耐热稳定性的弥散强化型

。一、
力工艺上可明显克服公司内氧化法艺复杂生而一们几复合材料。材料经冷变形后,抗拉强

。一
产成本高的不足困但原位合成