机械球磨热压烧结mo50cu合金的组织性能

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1、4182009全国粉末冶金学术会议机械球磨一热压烧结Mo-50％Cu合金的组织性能王欣胡连喜①王珩王尔德(哈尔滨工业大学材料学院，哈尔滨150001)摘要采用机械球磨一真空热压固相烧结工艺制备了Mo一50％Cu合金，研究了机械球磨Mo／Cu复合粉末的组织形貌及热压烧结Mo一50％Cu合金的组织与物理、力学性能。结果表明：热压固相烧结工艺，是制备高致密、高Cu含量Mo—Cu合金材料的有效途径；通过机械球磨，可以显著细化Mo／Cu复合粉末及烧结态Mo—Cu合金中Mo相组元的尺寸并使其分布均匀化；本研究获得的Mo一50wt．％Cu合金，Mo相细小、均匀弥散分布于cu

2、基体中，既没有形成对导电性有较大负面影响的网络结构，又能充分发挥Mo相的弥散增强作用，因此，具有优异的物理与力学综合性能。关键词机械球磨；热压烧结；Mo—Cu合金；组织性能Mo—Cu合金是由具有高熔点、低膨胀系数的Mo和具有高导电率、导热率的Cu按一定配比制成的假合金，Mo与Cu互不相溶的特性使这类合金呈现出两元素物理特性的特定组合，即具有高的导热系数与电导率、低的热膨胀系数以及良好的耐热性能。因此，Mo—Cu合金在电触头材料、热沉材料、电子封装材料和航天高温材料等领域，应用前景广阔¨qJ。由于Mo与Cu互不相溶，粉末冶金是制备Mo—Cu合金材料与制品的主要工

3、艺途径。目前，较为成熟的制备工艺方法主要有溶渗法【6’s-9]、挤压渗铸法[_7‘t0-1t]、液相烧结或机械活化液相烧结法∞，8’121等。但是，这些方法有一个共同的不足，就是它们只适合于制备Mo含量高(如：咖(Mo)≥50％)的Mo—Cu合金材料。因此，为适应用户市场对产品性能多样化与降低成本的的需求，拓宽Mo—cu合金材料的应用范围，开发高Cu含量(如：咖(Cu)≥50％)的Mo—Cu合金材料产品及行之有效的制备工艺方法，具有重大实际意义。为此，本文作者采用机械球磨一真空热压固相烧结工艺制备了具有高cu含量的Mo一50％Cu合金材料，研究了该材料的组织与

4、物理力学性能。1试验方法以Mo、Cu元素粉末(粒度300目，纯度99．8％)为原料，两者按质量比l：1配比，经机械球磨制得Mo一50％Cu复合粉末。球磨机型号为QM一1SP4行星式球磨机。机械球磨完成后，进行冷压制坯。在1000MPa下，将复合粉末压制成630nlln×40mm的圆柱体冷压坯，然后，在真空热压烧结炉中进行真空热压固相烧结，获得高致密Mo一50％Cu合金块体材料。热压烧结参数选择：真空度l×10～Pa，热压烧结温度1050℃，压力80MPa，烧结时间1．5h。采用XRD方法分析机械球磨粉末的相组成，采用SEM观察粉末形貌及热压烧结Mo一50％Cu

5、合金材料的组织特征。热压烧结Mo一50％Cu合金的主要物理与力学性能，分别采用下述方法测定：采用阿基米德排水法测定相对密度；采用四探针法测定其室温电导率；采用NETZSCHDIL402C型热膨胀仪，测定20—400。C温度范围内的线膨胀系数；采用单向压缩实验测定其的力学性能，实验设备为Gleeble一1500D热模拟实验机，压缩实样尺寸为枷mm×9am，试验温度分别为：20。C、200℃、400℃、600℃、800℃，应变速率为1．67×10～8～。①本文联系人，博士，教授，博士生导师。通信地址：哈尔滨工业大学435信箱；电话：0451—86418613；E—

6、mail：huh@hit．edu．∞2试验结果与分析Ⅱ、难熔金属及台金2．1机械球磨Mo—Cu粉末形貌与组织图l为原始Mo、Cu兀袭粉柬以及经不问时间球厝Me50％Cu复台粉的形貌。由图中(a)、(b)可见，原始Mo、cu粉末具有类枝晶状生长的形貌特点，粉末颗粒平均尺寸为20ttm左右，每个粉末颗粒似乎是由众多小颗粒聚集合并生长而成。在机械球磨过程中，由于磨球的冷嫩锻与碾轧作用，使原始枝晶状Mo、cu粉末发生严重塑性变形、断裂及冷焊，因而不仅实现了cu组元和Mo组元粉末的复合化．而且机械球磨Mo—cu复合粉具有较小的颗粒尺寸并被碾压成扁平状的形状特点(圈l(c

7、))。井且，随球磨时间的增加，Mo—cu复合粉末颗粒的扁平度增大(图1(d))。但是，当球磨时间达6h后，Mo—cu粉末的形貌尺寸基本稳定，不再有太大的变化(图1(e))。凼此，本研究选用机械球磨时间3h的Mo—Cu复合粉未来制备Mo一50％Cu合金块休材料。图2为经过6h机械球磨Mo50％cu复合粉末的XRD衍射图谱。通过与Mo、cu标准XRD衍射罔谱对照，发现Mo-：50％Cu复合粉末的YdtD衍射图谱中只存在与单质Mo、cu相同的衍射蜂，且各衍射峰的20值与标准衍射图谱中一致，投有发现衍射峰位置的偏移，这说明机械球磨6h既没有形成新相，Mo、Cu组元之间

8、也没有相互扩散回溶现象，即本研究采用机