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1、(SiC)TiN/Cu复合材料的显微组织和导电性能SiCp/Cu复合材料不仅能够将基体的高热传导性与增强相的低热膨胀系数结合起来，还能充分利用铜基体优异的导电性能，是一种具有很好应用前景的金属陶瓷,可以用作导电摩擦材料。目前，SiCp/Cu复合材料的制备方法主要是包覆粉末热压法,但其主要问题是SiC与Cu不润湿，导致SiC颗粒很难均匀分散，并且界面结合差，使得提高材料致密度的难度很大，而致密度低将大幅度降低材料的综合性能。为此，常采用化学镀、电镀及溶胶-凝胶等方法在SiC颗粒上沉积Cu或其他涂层以减少增强相的团聚，提高致密度。Yih等研究了化学镀Cu包覆SiC颗粒的热压工艺
2、，SiC的体积分数达到54%。Gan等采用溶胶鄄鄄凝胶工艺也在SiC表面镀W，W包覆层较厚且密度大。Sundberg等在SiC颗粒上采用化学沉积包覆TiN，使材料的致密度达到99%，但是包覆工艺的成本高且很大程度上受到设备的限制。本文拟采用醇盐水解鄄鄄氨气氮化法在SiC颗粒表面包覆TiN，该方法的显著优点是成本低、TiN包覆层的厚度薄且容易控制。TiN包覆层改善了SiC和Cu的界面相容性，有利于增强相和基体相均匀混合。由于TiN包覆层与SiC和Cu之间的化学稳定性均较好,因此TiN包覆层可以充当界面障碍层来抑制SiC和Cu之间的界面反应。此外，TiN颗粒具有导电性能好、密度
3、小、硬度大、抗磨损及抗氧化等许多特性,在陶瓷基复合材料中常用TiN作为增韧相和导电相来制备各种功能陶瓷,在聚合物基复合材料中也常利用TiN作为导电填料制备复合型导电聚合物。因此，利用TiN的导电性,使包覆在SiC表面的TiN形成三维导电网络，可提高复合材料的电导率，这有助于扩大材料的应用领域。TiN包覆SiC颗粒制备出的铜基复合材料((SiC)TiN复合材料)有望将高热导率、低热膨胀系数和高电导率结合起来，这将是一种新型的结构功能一体化材料。目前，还未见醇盐水解氨气氮化法制备TiN包覆SiC复合粉末的研究报道，关于高导电性的SiCp/Cu复合材料的电性能研究还很少，对复合材
4、料的导电机理和关键影响因素的认识还不是很深入。本文将在制备出TiN包覆SiC复合粉末((SiC)TiN)的基础上,对(SiC)TiN/Cu复合材料的导电性能进行研究。1、实验过程和方法首先采用醇盐水解-氨气氮化法在SiC颗粒表面包覆TiN，所用SiC粉末的粒径为25微米。醇盐水解-氨气氮化法制备TiN包覆SiC复合粉末的工艺流程主要分为两步。采用醇盐水解法在SiC表面包覆TiO2。首先配制TiO2前躯体溶液,量取4。8mL甲氧基乙醇和4。5mL钛酸四异丙酯放入烧杯中，其中甲氧基乙醇和钛酸四异丙酯的摩尔比为4：1，接着加入160mL的无水异丙醇,将该混合溶液在82度洄流3h后
5、倒入容量瓶中备用.然后称取3gSiC粉末放入烧瓶中,加入160mL无水异丙醇和适量去离子水,加水量分别为3~30mL,通过磁力搅拌使SiC颗粒悬浮在溶液中,接着逐滴加入预先配制好的前躯体溶液,前躯体溶液的加入量为55~80mL,通过少量氨水将pH值调节到7左右,接着将该混合溶液逐步加热到80益洄流2h.前躯体溶液在加热过程中逐渐水解,水解生成的TiO2在SiC颗粒表面沉积而得到TiO2包覆SiC复合粉末.(2)采用氨气氮化法使TiO2包覆层转变为TiN包覆层,氮化温度为800~1100益,氮化时间为2~5h,用氨气作还原剂。TiN包覆SiC粉末与电解Cu粉按比例混合均匀后,
6、采用放电等离子体烧结(SPS)进行致密化,其中SiC的体积分数为30%~60%,烧结温度为740~840度,施加压力为50MPa.复合材料的显微组织通过LEO1450扫描电镜进行分析.采用Archimedes法测定试样的密度.物相组成在SiemensD5000型X射线衍射仪上进行分析.采用四探针法测定复合材料的常温电阻率.2、结果与讨论2．1TiN包覆SiC复合粉末的显微组织图1所示为原始SiC颗粒和TiN包覆SiC颗粒的形貌.由图1(a)可见,原始SiC颗粒棱角分明,表面洁净.图1(b)为醇盐水解后得到的TiO2包覆SiC颗粒的显微组织,细小的TiO2颗粒均匀包覆了SiC
7、颗粒,但是在SiC颗粒表面残留了少数较粗大的TiO2颗粒,通过控制加水量能有效的减少团聚TiO2颗粒的形成.图1(c)是在氨气气氛中于1100度氮化处理后的显微组织,粉末颗粒表面包覆的TiN颗粒非常细小(0.2um).图1(d)证实了氮化后的包覆层主要由Ti和N元素构成.细小的TiN颗粒均匀包覆在SiC颗粒表面，TiN颗粒的粒径为0.2µm左右，但是在SiC颗粒表面残留了少数较粗大的TiN颗粒，通过控制加水量能有效的减少团聚TiN颗粒的形成。图2所示为TiN包覆SiC颗粒的X射线光电子能谱图。图2(a)所示为Ti2
