Cu基Al₂O₃包覆颗粒制备及对Al₂O₃/Cu复合材料性能的改善

【作者】 王富祥； 盖国胜； 郝向阳； 杨玉芬； 贾成厂；

【机构】 清华大学材料系粉体工程研究室； 北京科技大学材料学院粉末冶金研究所；

【摘要】 铜因具有导电、导热性能好、抗腐蚀性高、价格适中等优点,在电子、电工等行业方面获得广泛的应用,但其主要缺点是强度低、高温性能差,影响了铜作为电工材料的进一步使用。氧化铝微颗粒增强铜基复合材料具有高温强度高、稳定性好、高导电、导热性等优异性能,近年来得到研究和应用单位的高度重视。氧化铝微颗粒增强铜基复合材料的制备,关键在于如何使超细氧化铝颗粒均匀地弥散分布于铜基体,提高复合材料的均匀性,从而在提高高温力学性能的同时,基本上能够保留铜的高导电率。制备Al₂O₃/Cu复合材料通常的方法及特点如下:（1）粉末冶金法,该法工艺成熟,但组分之间容易偏析,材料性能的均匀性受到影响;（2）机械合金化法,该法能使Al₂O₃均匀分布,但容易造成污染。（3）共沉淀,此法材料性能较低,且加工成本偏高;（4）复合电沉积,该法不需高温,但颗粒在镀液中均匀悬浮不易控制;（5）内氧化法,该法制备的复合材料综合性能较好,但氧化时间及氧化量难以控制。本研究利用颗粒复合化装置,借助机械力化学方法,将纳米级氧化铝微粒子包覆在微米级铜颗粒表面形成复合颗粒。达到了成分结构均匀的效果,具有易于烧结、Al₂O₃颗粒在铜基体内分布均匀等优点。通过热压烧结得到超细Al₂O₃弥散强化铜合金,并对其烧结态和退火态的显微组织和性能进行了观察与分析。用这种工艺制备的弥散强化铜材料具有高的致密度、高强度、高电导率及高温热稳定性等优点。且其工艺过程容易控制、成本低,有很好的工业应用前景。更多还原