液态熔体强制均匀凝固纳米颗粒弥散强化铜合金的基础研究

碳化物弥散强化铜基复合材料的研究一、本文概述随着材料科学技术的快速发展，铜基复合材料作为一种重要的工程材料，在航空航天、电子、能源、汽车等领域的应用日益广泛。

碳化物弥散强化铜基复合材料作为铜基复合材料的一种，凭借其优异的力学性能、导电导热性能以及良好的加工性能，成为了材料科学研究领域的热点之一。

本文旨在深入研究碳化物弥散强化铜基复合材料的制备工艺、组织结构与性能之间的关系，探讨其强化机制，为优化材料的性能和应用领域提供理论依据。

文章首先综述了国内外关于碳化物弥散强化铜基复合材料的研究现状和发展趋势，然后从材料的制备工艺出发，详细分析了碳化物的种类、形貌、尺寸及其在铜基体中的分布状态对复合材料性能的影响。

接着，文章通过实验和理论分析，深入探讨了碳化物弥散强化铜基复合材料的强化机制，包括细晶强化、位错强化、弥散强化等。

文章总结了研究成果，指出了研究中存在的问题和未来的发展方向，为碳化物弥散强化铜基复合材料的进一步研究和应用提供了参考。

二、碳化物弥散强化铜基复合材料的制备碳化物弥散强化铜基复合材料是一种通过引入碳化物颗粒来增强铜基体性能的新型复合材料。

其制备过程涉及到原料选择、粉末冶金、热处理和后期加工等多个环节，下面将详细介绍这一过程。

原料的选择是制备碳化物弥散强化铜基复合材料的关键。

一般来说，铜基体材料选用高纯度电解铜粉，以保证基体材料的优良导电性和塑性。

而碳化物增强相则可以根据需要选择如碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）等具有高硬度、高热稳定性的碳化物粉末。

接下来是粉末冶金过程，包括混合、压制和烧结等步骤。

在混合阶段，将铜粉和碳化物粉末按一定比例混合均匀，同时加入适量的成形剂和润滑剂，以提高压制过程中的成形性和烧结过程中的流动性。

混合后的粉末经过压制成型，形成所需形状的生坯。

然后在一定的温度和压力下进行烧结，使生坯中的粉末颗粒相互扩散和结合，形成致密的复合材料。

热处理是制备过程中的重要环节，其目的是消除材料内部的残余应力、提高材料的致密性和力学性能。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810510002.3(22)申请日 2018.05.24(71)申请人 北京科技大学地址 100083 北京市海淀区学院路30号(72)发明人 常永勤　李吴铭　张旖珉　刘栋　李明洋　(74)专利代理机构 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401代理人 皋吉甫(51)Int.Cl.C22C 1/05(2006.01)C22C 9/00(2006.01)C22C 32/00(2006.01)B22F 3/105(2006.01)(54)发明名称一种制备氧化物弥散强化铜复合材料的方法(57)摘要一种制备氧化物弥散强化铜复合材料的方法，属于铜合金材料制备领域。

本发明首先将Cu粉进行还原；然后将元素粉合金化，即将还原后的Cu粉与适量的Y粉充分混合后和研磨球一起封装于不锈钢球磨罐中，在惰性气体气氛下球磨；球磨后将合金化的合金粉利用马弗炉进行合金粉退火，并利用放电等离子体烧结炉烧结成块，然后轧制成所需厚度，最后利用马弗炉将轧制之后的铜合金在惰性气氛下热处理，炉冷，制得氧化物弥散强化铜复合材料。

本发明制备的氧化物弥散强化铜复合材料中纳米氧化物颗粒分布均匀，且平均尺寸在5-6nm之间，出粉率高达95%以上，并且流程简单，易于操作。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 108913928 A 2018.11.30C N 108913928A1.一种制备氧化物弥散强化铜复合材料的方法，其特征在于，首先将Cu粉进行还原；然后将元素粉合金化，即将还原后的Cu粉与适量的Y粉充分混合后和研磨球一起封装于不锈钢球磨罐中，在惰性气体气氛下球磨；球磨后将合金化的合金粉利用马弗炉进行合金粉退火；进行合金粉的固化，利用放电等离子体烧结炉烧结成块，然后轧制成所需厚度，最后利用马弗炉将轧制之后的铜合金在惰性气氛下热处理，炉冷，制得铜复合材料。

低浓度Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金拉伸断裂特性的研究郭明星;汪明朴;李周;曹玲飞【期刊名称】《材料热处理学报》【年(卷),期】2007(28)1【摘要】通过力学性能测量、金相以及SEM观察对不同状态低浓度Cu-0.23vol%Al2O3弥散强化铜合金的断裂行为进行了研究。

结果表明:合金经过单向冷轧变形后,无论是冷轧态还是退火态纵向强度、伸长率均高于横向。

纵向工程应力-应变曲线仅发生一次断裂,但是横向工程应力-应变曲线却出现“二次断裂”现象。

出现“二次断裂”现象的原因可能是,经冷轧变形后的弥散强化铜合金组织呈纤维状,而纤维界面为弱结合面,裂纹易于在界面上形成和扩展,在横向拉应力作用下极易导致几层纤维组织优先被“劈开”,出现“一次断裂”;在继续拉伸过程中其他部位不断“劈开”,合金的工程应力-应变曲线出现“二次断裂”现象,并给出了纵横向拉伸断裂模型图。

【总页数】5页(P105-109)【关键词】弥散强化铜合金(DSCA);冷轧;退火;二次断裂【作者】郭明星;汪明朴;李周;曹玲飞【作者单位】中南大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG146.1;TG113【相关文献】1.低浓度Cu-0.5%Nb纳米弥散强化铜合金退火行为的研究 [J], 雷若姗;汪明朴;郭明星;李周;曹玲飞;陈畅2.Cu-0.54Al2O3弥散强化铜合金的拉伸变形和断裂行为 [J], 程建奕;汪明朴;李周3.Cu-Al2O3(0.68%)弥散强化铜合金塑性变形特性 [J], 张彦敏;王永健;陈赛;甘春雷;王云飞;宋克兴4.Cu-0.23%Al_2O_3弥散强化铜合金的高温变形特性研究 [J], 申坤;汪明朴;郭明星;李树梅5.低浓度Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金退火特性的研究 [J], 郭明星;汪明朴;李周;曹玲飞;程建奕;谭望因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Al2O3-弥散强化铜合金的退火行为研究张雪辉;谢臣珍;李晓闲;刘位江;杨凯;蒋苗;祝绳健【摘要】采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12wt％ Al2O3合金.通过力学性能测量、断口形貌观察及显微组织结构表征,系统研究了该合金的退火行为.结果表明:对冷拉拔变形量为50％的合金进行退火处理后,合金的硬度和强度均随着退火温度的提高呈缓慢下降趋势,合金韧性得到改善;合金表现为韧性断裂,且随着退火温度的升高,韧窝尺寸和深度增大,内部布满细小的纳米Al2O3颗粒;退火态合金位错密度低于冷拉拔态情形、中温退火(873 K)时合金组织以变形位错胞组织和位错墙为主,高温退火(1 223 K)后出现亚晶组织,偶可见亚晶合并、长大并发展成为原始再结晶核心的过程,但由于纳米Al2O3颗粒的钉扎位错作用和抑制再结晶效应,基体中仍未发现有明显的再结晶组织存在,合金展示出优异的抗高温软化性能.%Cu-1.12wt％A12O3 alloy is fabricated by in-situ reactive synthetic technology,and its annealing behaviors are studied by means of mechanical property measurement,fracture morphology observation and microstructure representation,respectively.The results show that the Rockwell hardness and strength of Cu-1.12wt％ Al2O3 alloy with cold drawing deformation of 50％ slightly decrease with the increase in annealing temperature,and its toughness is also improved.The fracture mechanism of the alloy is a typical ductile fracture,the size and depth of dimple increase with the increase in annealing temperature,and many tiny alumina particles are bestrewn inside dimple.The dislocation density of annealed alloy is lower than that of cold-drawn alloy.The alloy microstructure is mainly composed of deformation dislocation cells and dislocation walls at intermediateannealing temperature (873 K).After high temperature annealing (1 223 K),the subgrain structure is formed,and the merging,growth and development of subgrains can be found to be a process of original recrystallization.As a result of the dislocation of fine alumina particles and grain boundary motion,no obvious recrystallized grains exist in the matrix.The Cu1.12 wt％ Al2O3 alloy has a high softening resistance at elevated temperature.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2017(038)011【总页数】6页(P2220-2225)【关键词】复合材料;Cu-1.12wt％ Al2O3合金;退火行为;力学性能;显微组织【作者】张雪辉;谢臣珍;李晓闲;刘位江;杨凯;蒋苗;祝绳健【作者单位】江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TG146.1+1;TG166.2Al2O3-弥散强化铜(Cu-Al2O3)合金是以高熔点、高硬度、良好热稳定性和化学稳定性的纳米Al2O3颗粒作为增强相，并使其均匀弥散分布在铜基体内，具有高强度、高导电、高耐热的新型功能材料[1-4]，广泛应用于电磁炮导轨材料、大规模集成电路引线框架、电阻焊电极以及国际热核聚变实验堆(ITER)垂直靶材散热片等涵盖先进民用制造业、电子信息业、国防科技工业在内的诸多高新技术领域[5-6]。

专利名称：一种聚变堆用纳米氧化物弥散强化铜合金的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：赵四祥,张廷晓
申请号：CN202110862795.7
申请日：20210729
公开号：CN113564400B
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种聚变堆用纳米氧化物弥散强化铜合金的制备方法，包括以下步骤：（1）、以电解铜、纯铝、纯钛或铜钛中间合金为原料，采用真空气雾化得到合金粉末；（2）、利用机械合金化方法制备氧源；（3）、将合金粉末和氧源均匀混合，得到混合粉末；（4）、对混合粉末进行高温内氧化处理，然后进行氢气还原处理；（5）、将还原后的粉末利用冷等静压压成所需形状的生坯；（6）、将得到的生坯再次氢气还原；（7）、将二次还原后的生坯进行真空高温脱气处理；（8）、高温固结处理。

本发明解决了现有技术得到的氧化物尺寸、形貌、空间分布的问题、高温强度和蠕变性能不足的问题以及硼添加导致吸收中子的问题。

申请人：兰州理工大学
地址：730050 甘肃省兰州市七里河区兰工坪路287号
国籍：CN
代理机构：合肥市科融知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：李慧
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纳米氧化铝弥散强化铜合金材料引言：纳米氧化铝弥散强化铜合金材料是一种具有优异性能的复合材料，其通过将纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中，能够显著提高铜合金的力学性能、导热性能和耐腐蚀性能。

本文将介绍纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的制备方法和其在工程领域的应用。

一、制备方法纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的制备方法通常包括粉末冶金法、溶液浸渍法和电沉积法等几种常见方法。

1. 粉末冶金法：粉末冶金法是一种常用的制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。

首先，将纳米氧化铝颗粒与铜粉混合均匀，然后通过高温烧结或热压等工艺将其烧结成块状材料。

这种方法制备的材料具有良好的强度和导热性能，适用于制备各种形状的零件。

2. 溶液浸渍法：溶液浸渍法是一种简单有效的制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。

该方法主要通过将纳米氧化铝颗粒悬浮在含有铜离子的溶液中，然后将铜离子还原成金属铜，使纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中。

最后，将浸渍得到的材料进行烧结或热处理，得到纳米氧化铝弥散强化铜合金材料。

3. 电沉积法：电沉积法是一种通过电化学方法制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。

该方法主要通过在电解液中加入氧化铝颗粒，然后通过外加电压控制氧化铝颗粒在铜基体上的沉积，最终得到纳米氧化铝弥散强化铜合金材料。

这种方法制备的材料具有较高的纯度和均匀的颗粒分布。

二、性能提升纳米氧化铝弥散强化铜合金材料通过将纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中，能够显著提高铜合金的力学性能、导热性能和耐腐蚀性能。

1. 力学性能提升：纳米氧化铝颗粒的加入可以有效阻碍晶界滑移和位错运动，从而提高材料的屈服强度、抗拉强度和硬度。

此外，纳米氧化铝颗粒与铜基体之间的界面能够防止晶粒的长大，提高材料的织构强化效应，从而进一步提高材料的强度。

2. 导热性能提升：纳米氧化铝颗粒具有良好的导热性能，其加入能够增加铜合金材料的导热通道，并阻碍热电子的散射，从而提高材料的导热性能。

这对于一些需要高导热性能的工程应用尤为重要。