弥散强化铜的电极产业化前景.pdf

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1、２０１５年第１３期（总第１６６期）江西建材工程管理弥散强化铜的电极产业化前景■郭云■山西省陵川县质量技术监督检验测试所，山西陵川０４８３００摘要：本文综述了弥散强化铜基复合材料在电极行业的优势以及前景，当前电球磨，在球磨过程中Ａｌ２Ｏ３颗粒嵌入Ｃｕ颗粒中形成弥散强化铜合金极产业化面临的主要问题以及内氧化法制备氧化铝铜复合材料的工艺粉。该方法的优点在于简单易操作，而且Ａｌ２Ｏ３的含量可以在较大范难点，并展望了氧化铝铜复合材料的应用和研究前景。围内调控。其缺点在于氧化铝颗粒在Ｃｕ颗粒中的分布状态不够均匀，关键词：电极氧化铝铜弥散强化铜界面结合也不够紧密，采用该

2、方法制得的氧化铝弥散强化铜的导电性及强度通常都较差。弥散强化铜基复合材料，是通过在铜基体中加入氧化物颗粒作为综其所述，Ａｌ２Ｏ３复合材料产业化当前面临的困难一是工艺复杂，增强相，并均匀弥散的分布在铜基体中，既保持了材料的导电性，又达二是成本过高，无法满足市场的要求。今后的研究工作应向工艺简化，到了提高铜基复合材料的力学性能及高温抗软化能力的目的。铜－氧工艺参数控制，生产成本降低方向发展，从而实现Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜基化铝复合材料不仅室温强度高、导电和导热性能优良，而且具有良好的［４］复合材料。耐磨性及高温稳定性，是一种有着广阔前景的复合材料。目前，应用最２

3、Ａｌ２Ｏ３铜基复合材料致密度问题［１］广的氧化物弥散相是Ａｌ２Ｏ３。Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜基复合材料不仅具Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜基复合材料的性能好坏，致密度是一个很重要有高的导电、导热性能，而且具有优越的高温性能和抗蚀性能，在电阻的工艺参数。传统的生产方法制备出的弥散强化铜基复合材料烧结坯焊电极行业有着极大的优势和广阔的前景，是现代电子信息、能源产业普遍致密度不高，特别是断面大时，无法进一步实现大的变形比，一般发展的关键材料，已成为当前材料行业研究的热点。只能达到９７５％左右理论密度，制品内部会有一定量的孔隙存在，使得［２］弥散强化机制主要有位错绕过机制和位

4、错切割机制。强化机最终产品的机械、物理性能不佳。因此，在烧结过程中提高致密度是理是：在弥散强化材料中，弥散相阻碍位错线的运动，位错线需要较大［５］Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜基复合材料研制过程中的一个技术难点。的应力才能克服阻碍而向前移动，由此材料强度得以提高。对比其它通过采用真空感应热压炉或低压等静压烧结炉进行烧结，最大限几种强化方式如固溶强化、形变强化等，当温度升高时，材料随着温度度的消除合金内部残余孔隙和缺陷，可以使烧结坯基本达到理论密度。升高而出现再结晶或者沉淀重溶的现象，强化机制赖以生存的微观结从而获得高导电性、高抗软化温度以及高致密性。构变得不稳定，强

5、化作用逐渐失去，合金的高温热稳定性无法满足使用通过雾化制粉制得铜－铝合金粉末，将合金粉末在８００～９５０℃的要求。与之相比弥散强化的优势在高温下则表现得十分的突出，具有温度下进行内氧化，经过还原之后得到铜－氧化铝合金粉末，加入微量［３］理想的高温热稳定性。稀土金属在混合机中混合均匀，得到混合均匀的粉末，压块并将预压坯氧化物陶瓷具有强度高、熔点高、热力学稳定性良好等优点，作为置于真空感应热压炉或低压等静压烧结炉中进行烧结并合金化，最终第二增强相，在接近于铜基体熔点的条件下也不会溶解或粗化，既保持得到致密的弥散强化铜基复合材料。了合金的导电性能，又有效地提高了

6、合金的室温和高温强度，从而使材３Ａｌ２Ｏ３铜基复合材料粉末均匀化问题料具备良好的综合性能。细小、均匀弥散分布于铜基体中的氧化铝颗Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜基复合材料的强度，取决于Ａｌ２Ｏ３的体积分数粒，由于在高温下仍然具有优良的尺寸和化学稳定性，具有很强的钉扎以及弥散的Ａｌ２Ｏ３颗粒间距和大小。目前国内仅能在实验室内制得颗作用，从而阻止基体组织的粗化，所以Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜复合材料在高粒为１０－３０ｎｍ的Ａｌ２Ｏ３颗粒的弥散强化铜，而国外制作的Ａｌ２Ｏ３颗粒温下仍能保持大部分硬度。而且由于Ａｌ２Ｏ３颗粒在铜基体中体积分数平均已达到１０ｎｍ的水准。制得均匀的超细

7、粉末是研制Ａｌ２Ｏ３弥散强小，而且呈细小弥散分布状态，保持了铜基体高导电高导热性能，使材化铜基复合材料所面临的工艺难点之一。料在接近铜熔点的温度下也能工作。Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜的性能取决于Ａｌ２Ｏ３颗粒的尺寸、分布和间距。在电阻焊电极材料行业，现大量使用的电极材料铬锆铜（Ｃｕ－Ｃｒ－粒径较细有利于合金强化，但同时导致导电性降低；粒径过大对于颗粒Ｚｒ系列），由于软化温度较低，大约在５００℃左右，电极损耗严重导致焊与基体界面引起的裂纹萌生和扩展无法有效阻止，导致合金韧性下降。接成本大幅提高，由于频繁地更换，也严重影响了焊接设备的效率。而经研究，Ａｌ２Ｏ３颗粒直

8、径一般在３～１２ｎｍ范围内，颗粒问距为３０～弥散强化铜合金制成的点