W-30Cu复合材料的制备工艺及性能研究

论文摘要

钨铜复合材料由于具有低膨胀及高导热的优异特性，在电子材料领域中有着广泛的应用前景。采用常规的熔渗和活化液相烧结等方法制备的钨铜复合材料在综合性能方面难以满足现代科技的要求。因此，研究钨铜复合材料的制备工艺以改善其综合性能具有重要的实用价值。本文采用机械合金化与高温液相烧结相结合的方法制备W-30Cu（重量百分比）复合材料，并研究了粉末粒径、球磨时间、烧结及退火工艺对组织和性能的影响。烧结温度和保温时间对W-30Cu复合材料的组织和性能具有重要的影响。钨粉（平均粒度为15μm）与细铜粉（平均粒度为15μm）组成的复合粉末的最佳烧结工艺是在1200℃下烧结0.5h，其烧结密度、硬度、电导率分别为98.62％，287.93HV和14.2S／m。采用粗铜粉（平均粒度为75μm）与钨粉（平均粒度为15μm）球磨可以降低烧结温度和改善其性能。钨粉与粗铜粉组成的复合粉末的最佳烧结温度是1150℃，其烧结密度、硬度、电导率分别为97.80％、277.78HV、15.6S／m。这是因为混合粉末在机械合金化作用下能获得铜粉包覆钨粉的W-30Cu复合粉末，从而达到降低烧结温度，改善综合性能的目的。退火处理对W-30Cu的性能具有明显的影响。经800℃退火1h后材料的电导率最大，从退火前的15.6S／m增大至16.4S／m，而在900℃退火1h后材料的硬度达到最大，从退火前的277.78HV提高至299.45HV。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钨铜复合材料的主要应用范围
• 1.2.1 真空开关电器用钨铜复合材料
• 1.2.2 电加工电极钨铜复合材料
• 1.2.3 电子封装及热沉积用钨铜复合材料
• 1.2.4 高温用钨铜复合材料
• 1.2.5 其他应用
• 1.3 钨铜复合材料的制备技术
• 1.3.1 高温液相烧结法
• 1.3.2 活化强化液相烧结法
• 1.3.3 熔浸法
• 1.3.4 纤维强化法
• 1.3.5 电弧熔炼法
• 1.3.6 特定结构法
• 1.3.7 快速定向凝固技术
• 1.3.9 金属注射成形（MIM）
• 1.4 新型钨铜复合材料的发展
• 1.4.1 具有纳米结构的钨铜复合材料
• 1.4.2 具有梯度结构的钨铜复合材料
• 1.4.3 变形加工的钨铜合金
• 1.4.4 高铜型钨铜合金
• 1.5 前景展望
• 1.6 本课题的研究意义及内容
• 第二章 实验方案
• 2.1 钨铜复合粉末的制备
• 2.2 粉末烧结及退火工艺
• 2.3 性能检测与组织结构观察
• 第三章 W-30Cu的烧结工艺研究
• 3.1 烧结致密化行为
• 3.1.1 烧结温度的选择
• 3.1.1.1 温度对组织形貌的影响
• 3.1.1.2 温度对烧结试样的致密度和硬度的影响
• 3.1.1.3 温度对电导率的影响
• 3.1.2 烧结时间的选择
• 3.2 烧结温度对W-30Cu组织及性能的影响
• 3.3 烧结时间对W-30Cu组织及性能的影响
• 第四章 粉末粒径对W-30Cu组织和性能的影响
• 4.1 球磨粉末形貌及组织
• 4.2 烧结体组织形貌的对比
• 4.3 烧结体致密度及硬度的对比
• 4.4 烧结体电导率的变化
• 4.5 球磨对复合粉末组织形貌的影响
• 4.6 Cu粉粒度对烧结性能的影响
• 第五章 退火处理对W-30Cu组织与性能的影响
• 5.1 退火后显微形貌的变化
• 5.2 不同退火温度下的XRD衍射分析
• 5.3 退火后电导率的变化
• 5.4 退火后硬度的变化
• 5.5 退火温度对W-30Cu组织及性能的影响
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果