基于氧在固态铜中进行非稳态扩散的动力学研究.pdf

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1、基于氧在固态铜中进行非稳态扩散的动力学研究李红霞，田保红，林阳明，康布熙，刘平(河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳471003)摘要：在内氧化动力学实验的基础上，研究了铝质量分数为O．19％、0．42％、0．72％和0．94％的铜铝合金平板形试样在1023K、1123K、1223K和1273K温度下的内氧化动力学，并采用定量金相技术测量了内氧化层的深度，推导了平板形状铜铝合金试样的内氧化动力学方程。经内氧化实验检验证明，该方程可以较精确的描述平板形状铜铝合金的内氧化动力学。基于该方程和内氧化深度测试，计

2、算出了氧在铜中的渗透率。关键词：非稳态扩散；Cu．AI合金；内氧化；动力学中图分类号：TGl46．1；TGl44；TGll3．2文献标识码：AInternaloxidationkineticsbasedonnon．．steady．．statediffusionofoxygenInsolidcopperLIHongxia，TIANBaohong，LINYangming，KANGBuxi，LIUPing(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HenanUniversityo

3、fScienceandtechnology,Luoyang471003，China)Abstract：ExperimentalinvestigationsonthekineticsofinternaloxidationofCu-AIalloyplates，containingupto0．94％masspctA1wereinvestigatedaroundthetemperaturerange1023Kto1273K．Thekineticequationhasbeenderivedtodescribethein

4、ternaloxidationofCu-AIalloyplates．ThederivedequationWaScheckedexperimentallybymeansofmeasuringtheoxidationdepthwithdifferentinternaloxidationtime．TheresultsshowthatthederivedequationgowellwiththekineticsofinternaloxidationofCu-Alalloys．Basedontheequationand

5、theoxidationdepthmeasurements，thepermeabilityofoxygeninsolidcopperhaSbeenobtainedrespectively．Keywords：non—steady-statediffusion，Cu-AIalloys,internaloxidation，kineticsA1203弥散强化铜复合材料是一类具有优良综合物理性能和力学性能的新型结构功能材料，它不仅保持了纯铜优良的导热、导电性能，而且力学性能也得到明显改善，是一种高温条件下可保持较高强度

6、的高强高导铜基复合材料，在现代电子技术和电工等领域具有广阔的应用前景。在众多A1203弥散强化铜复合材料的制备方法中，内氧化法是目前研究最为活跃和进展最大的领域之一，这与此法制得的复合材料具有卓越的性能密不可分【l～1。但目前尚存在工艺复杂、成本昂贵等问题16J。A1203弥散强化铜复合材料之所以能在高温下保持优越的强度与A1203颗粒的存在密不可分【7’引。A1203颗粒的大小与间距是影响其高温性能的决定性因素，而A1203颗粒的大小与间距主要受内氧化过程中氧扩散的影响，即内氧化动力学的影响pJ。基金项目：

7、河南省自然科学基金(资助号0／22021300)作者简介：李红霞(1967．)，女，硕士，高级工程师。目前人们对内氧化工艺进行了很多试验研究，但不周的研究者对内氧化温度、时间和原材料等的选择往往差别很大，如采用的内氧化时间，其差别有时达十几个小时。本研究测试了铝质量分数为0．19％、0．42％、O．72％和O．94％的铜铝合金平板形试样在1023K、1123K、1223K和1273K温度下的内氧化动力学曲线：推导了平板形铜铝合金试样的内氧化动力学方程。旨在为内氧化工艺的优化提供理论依据，降低生产成本，加速A1

8、203弥散强化铜复合材料在我国的推广使用。1材料制备及实验方法1．1材料制备用纯度为99．95％的铜和99．90％的铝在真空中频感应炉中熔炼成含铝的质量分数分别为0．19％、0．42％、0．72％、0．94％的Cu-Al合金，浇铸成083．5mmxl50mm铸锭，经切冒口、去皮后，锻造成018mm棒材，再经900℃x8h扩散退火后制成120mmxl0mmxl．5mm平板试样。《金属热处理》2005年