銅基-n-AlN功能復(fù)合材料的成分、組織及性能研究.pdf

1、高性能銅基功能復(fù)合材料在機(jī)械、電子、航空航天等高科技領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。顆粒增強(qiáng)銅基功能復(fù)合材料可以具備優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)性能，所以研究n-A1N顆粒增強(qiáng)銅基功能復(fù)合材料具有重要意義。 本文采用高能球磨方法制備銅基n-A1N復(fù)合粉體；用粉末冶金方法制備銅基n-A1N功能復(fù)合材料。采用SEM，HRTEM，XRD，EDS等手段表征復(fù)合材料的組織形貌并測(cè)定其力學(xué)及物理性能，結(jié)果表明：CuCrZr/A1N具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)

2、性能。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 首先優(yōu)化球磨工藝，分析了高能球磨過(guò)程中Cu-A1N、Cu-Zr-A1N、Cu-Cr-Zr-A1N復(fù)合粉體的組織結(jié)構(gòu)、形貌的變化規(guī)律；在優(yōu)化的高能球磨工藝條件下，對(duì)于銅氮化鋁系復(fù)合粉體，獲得晶粒細(xì)小、尺寸分布均勻的沒(méi)有合金化的復(fù)合粉體； 對(duì)于銅鋯氮化鋁系、銅鋯鉻氮化鋁系復(fù)合粉體，獲得晶粒細(xì)小、尺寸分布均勻的合金化的復(fù)合粉體。球磨后的復(fù)合粉體比表面積增大，晶格畸變?cè)龃?，處于高?nèi)能狀態(tài)

3、。分析了納米顆粒在球磨過(guò)程中的作用并得出延性與硬脆相復(fù)合粉體球磨過(guò)程的模型示意圖。 采用粉末冶金工藝制備銅基納米氮化鋁復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了壓力、燒結(jié)溫度對(duì)致密度的影響，優(yōu)化了復(fù)合粉體的致密化工藝。分析了納米顆粒、孔隙在致密化中的作用。分析了高能球磨對(duì)致密化的影響。 用SEM，HRTEM，XRD等手段表征組織形貌，發(fā)現(xiàn)粉末與燒結(jié)坯組織間有“遺傳性”。分析鋯、鉻元素在復(fù)合材料中的作用。銅基納米復(fù)合材料CZCA2(CuCrZr

4、/A1N)，在優(yōu)化的致密化工藝下，材料的抗拉強(qiáng)度為550MPa，抗彎強(qiáng)度401Mpa，軟化溫度大于700℃。分析了孔隙的屬性對(duì)力學(xué)性能的影響。分析了固溶時(shí)效對(duì)力學(xué)性能的影響及納米顆粒在熱處理過(guò)程中的作用。表征了固溶時(shí)效過(guò)程的組織形貌變化，分析力學(xué)性能變化的原因。 測(cè)定了銅基納米復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)電率。分析了其導(dǎo)熱、導(dǎo)電的機(jī)理，探討了納米顆粒、孔隙對(duì)燒結(jié)坯體的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的影響。分析了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能與導(dǎo)電性能之間的關(guān)系，

5、計(jì)算其洛侖茲值。 分析了固溶時(shí)效對(duì)導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能等的影響，分析了各元素及納米顆粒在熱處理中的行為。 選用CZCA2成分，采用工藝：500MPa壓制，900℃燒結(jié)，后處理為600MPa復(fù)壓，900℃復(fù)燒，制備納米顆粒強(qiáng)化銅基功能復(fù)合材料點(diǎn)焊電極，進(jìn)行裝機(jī)實(shí)驗(yàn)。 結(jié)果表明：與商用鑄態(tài)的Cu-Zr-Cr電極比較，自制電極的壽命提高了20％。用OM、SEM、TEM表征失效的點(diǎn)焊電極的組織形貌，分析了自制電極的失效機(jī)制