制烧结法制备钼铜合金中的缺陷分析

ｌｏｏ粉末冶金技术２００９年４月气氛保护。

组织观察采用ＨｌＴＡＣ｝｜ｌＳ一４８∞型冷场发射扫描电子显微镜。

（ａ）Ｍｏ粉；（ｂ）＆粉图ｌＭｏ、ｃｕ粉末形貌Ｆｉ舀ｌＳＥＭｐｈｏ她归ｐｈｓｏｆ＾ｌｏ，Ｃｕｐｏｗｄｅｒｓ２Ｍｏ－Ｃｕ合金常见的缺陷用作电子封装和散热材料的Ｍｏ—Ｃｕ合金的理想结构应为离致密度，均匀分散的ｌｌｌｏ颗粮形成连续的骨架，凝固态的ｃｕ填充到Ｍｏ骨架的孑Ｌ隙当巾，呈连续的三维连递结构。

但在实际制备过程中，南予受到粉末混合、骶制、烧结等诸多因素的影响，很难获得这种理想结构，会有大量的缺陷产生。

这些缺陷主要包括Ｃｕ的富集和殛。

的富集、气孔、微裂纹等。

２．１Ｃｕ和Ｍｏ的不均匀分布较常见的Ｃｕ的富集生要有两种，一种是条带状的Ｃ娃，另一枣争是不规则形状的Ｃｕ，圈２为ｌｌ藿。

一Ｃｕ合金的金相照片。

从图２（ａ）中可以蓊到，合金中的Ｍｏ相和Ｃｕ相分布很不均匀，形状不规则，团聚严重。

扶强２油）中可以看到条带状的ｃｕ，宽度大约５斗ｍ。

图２（ｅ）中Ｃｕ为多边形块状，尺寸大约为１５¨ｍ×１０胛。

图３为Ｍｏ．Ｃｕ合金巾Ｍｏ、Ｃｕ元素豹瑟分布图，可以清楚看到麓ｏ、ｅｌｌ的镳聚。

掌麓粉末冶金法制备的Ｍｏ．ｃｕ合金组织中出现Ｍｏ偏聚，是由于使用的原料Ｍｏ粉巾存在大量团聚的假颗粒，普通的混耪方法无法豁散这些霞蒙懿缓颗靛，使得混粉不均匀，在压制成压坯时，致使Ｍｏ颗粒团聚变大。

在烧结过程中这砦团聚的Ｍｏ颗粒在高温下银容易合荠长大，造成烧续后的麓。

一ｃ挂合金有大片的Ｍｏ或ｃｕ的偏聚。

采用特殊的球磨混粉法将Ｍｏ粉中团聚的假颗粒打散，使粉末混合得更为均匀，可大大改善熔渗后麓。

一ｃ珏合金的组织，覆显这静方法易于批量生产。

Ｍｏ—Ｃｕ合金中ｃｕ相分布不均匀的主要原因是：压坯中Ｍｏ粉颗粒的大小不一，粒度分布较宽，导致鹾。

一Ｃｌｌ合金袋坯孛的孑Ｌ陂大小不一，使得熔渗到孔隙中的Ｃｕ棚不均匀。

要改善这种状况，就要提高Ｍｏ粉的分散度，使孔涨均匀分布，即采娜颗粒较细的、粒度分布较窄的酝。

粉。

（ａ）Ｍｏ、ｃｕ的寓集；（ｂ）帑带状的ｃｕ；（ｃ）不规则的Ｃｕ图２Ｍｏ．Ｃｕ会金中Ｍｏ、Ｃｕ的富集状晷２曩ｌｅｅ珏矗ｃ魏越ｅ难《鹾ｏ＆Ｃ毪法瓣。

一Ｃ疆羹ｌ秽２．２合金中印的条带分布Ｍｏ—ｃｕ合金中ｃｕ的条带状分布状况见图４，从鼹４（ｇ）孛霹泼看到贯穿整个视辫的Ｃ珏带秘中闻一条微裂纹。

分析裂纹产生的原闵有两点：粉末压制时加压速度过快，粉末中的气体来不及排出，卸压后粉末会圭子弹性后效产生膨簇；其次是由于粉末潮湿和发生氧化，在心气氛中烧结形成大量的水蒸气，水蒸气的挥发导致微裂纹的产生。

从图４（ｂ）中可以番捌左铡的亮的Ｃ珏带，这是鹾坯孛酶裂纹在烧结时被液相Ｃｕ填充的结果。

避免这种缺陷产生的方法是在粉末压制之前对粉末进行充分的干燥和还原处理，减缓鹾测时的搬噩速度，延长缳压时阁，第２７卷第２期韩胜利等：压制烧结法制锯钼铜合金中的缺陷分析ｌＯｌ●使粉宋中的气体尽可能排出去，保诞压坯的均匀性。

（ａ）Ｍｏ—Ｃｕ合金；（ｂ）Ｃｕ元素的贼分布；（ｃ）Ｍｏ元素的面分布瀚３殛ｏ．￡ｕ合金孛甄ｏ、Ｃ娃元素的瓣分毒图Ｆｉ昏３田ｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ《Ｍｏ＆ＣｕｉｎＭｏ－Ｃｕａｌｌｏｙ少合金中的孔隙。

Ｍｏ．Ｃｕ合金中的孑Ｌ隙大体分为开孔（匿７）耱闭覆（圈８）两静。

醺４麓ｏ・ｅ鞋会金孛的檄裂纹Ｆｌ昏４’Ｉ’ｈｅｔｉｎｙｃｒａｃｋｉｎＭｏ－Ｃｕａｎｏｙ２．３Ｍｏ－Ｃｕ合金中的孔隙缺陷懿。

一ｃ珏合金中酶孔隙缺陷严重影晌着合金的热导率和热膨胀系数。

图５为Ｍｏ，ｃｕ合金中孔隙度和热导率的关系，可以看出随着孔脓度的增加，合金的热导率骥照下降。

孔隙度鸯０时的热嚣率为１９６ｗ・ｍ～・Ｋ一，孔隙度为ｌｏ％时热导率降为１３０Ｗ・ｍ～・Ｋ一，当孔隙度为３０％时，合金的热导率仅为６０Ｗ・黻～・Ｋ一，仅仅是孑０隙度失０时的ｌ／３，合金热导率的降低会严重影响其作为导热材料的使胄４性能。

图６为Ｍｏ．Ｃｕ合金的孔隙度和线膨胀系数昀关系，隧着孔隙度的增加，合金的线膨涨系数也增加。

孔隙度为５％时，线膨胀系数为１０．０×ｌＯ。

６／Ｋ；当孔隙度为３０％时，线膨胀系数增加刭１３。

５×ｌＯ“／Ｋ。

线膨胀系数的增加会影响到黼。

一Ｃｌｌ合金作为封装材料的封接效果，进而影响到电子器件的囊空性能。

从以上分析可以霸出，Ｍｏ．ｃ挂合金中的孔隙会降低合金的使用性能，要尽量避免和减图５楚ｏ｜ｃ珏念金孛孔骧爱釉热导率的关系ｆ毽５Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｏｍ８姆绷ｄＴＣｏｆＭｏ—Ｃｕａｌｌｏｙ图６Ｍｏ—ｃｕ合愈中孑Ｌ隙度和线膨胀系数的关系Ｆｉ§６％ｅ糟ｌａ虹ｏｎｂｅ佩ｅｅｎｐｏ嘲渺黼ｄＣ秘：疆ｌＩ垂。

一Ｃ稿ａｌｌｏｙ耪宋冶金技术２潮年４隽（ａ）ｌ２００℃烧结；（ｂ）ｌ３５０℃烧络圈７黼。

一＆合金串的开孔辕Ｆｉ昏７确ｅｏｐｅｎｐｏｍｉｎＭｏ－ＣｕａＩｌｏｙ图８Ｍｏ－Ｃｕ合金中的闭孔隙嚣昏８慧ｌｅｅｌｏｓ《ｐｏｒｅｉ牲麓争Ｃ珏砖ｌ吁图７为Ｍｏ—Ｃｕ合金的瓢Ｍ照片，可以看到，在ｌ２００℃和ｌ３５０℃烧结的Ｍｏ，Ｃｕ合金都有较多的孔漏。

这些孔漏都不是彼此孤立的，丽是与其它孔漏相互连通，一直延伸到合金表面。

图７（ａ）中的孔洞是由于烧结温度过低，Ｍｏ颗粒形成的骨架收缩较小，骨架之闻的孔隙较大，熔化后的液栩ｃｕ没能够填满这些孑Ｌ隙，形成的孔洞。

图７（ｂ）中的开孑Ｌ隙是由于在ｌ３５０℃下烧结时，液态Ｃｌｌ的流动性缀好，会有部分液态ｃｕ从合金中渗蹴凝固到表面，在内部留下的孔隙。

这类开孑Ｌ与烧结温度有着密切的关系，湿度过高或过低都可能出现这些开孑Ｌ，因此选择合适的烧结温度可以避免这类孔洞的产生。

图８中示出了Ｍｏ－ｃｕ合金中的闭孔隙，它们多分布于会金走部，是一些孤立的建洞，分析谈为＿产生闭孔有以下原因：１）压坯在烧结过程中发生收缩，形成具有一定强度的Ｍｏ骨架。

如果烧结温度过高或烧结酵闻过长，弑。

颡粒阚形成翡烧缩颈不断长大，使得Ｍｏ颗粒间的接触面积不断增大，会在３个或３个以上的Ｍｏ颗粒间形成孤立封闭的空间，液态Ｃｕ不能进入到其中，即形成网８中的闭孔。

２）烧结过程孛来不及排出酶吸附气体穰还累产生酶水蒸气及高温下液态ｃｕ中溶解的一定量的Ｈ：，在液态Ｃｕ凝固过程中不能被完全排除，馨在合企内部郓形成闭藐。

３）烧结完成时，如柒降温速度过快，合金中心部分热量来不及散出，使得合金外围温度低于中心温度而率先发生液相Ｃｕ的凝固，外围部位会把孛心郝分的液福铂吸走，在孛心整下闭孔。

通过以上分析，避免或减少Ｍｏ—Ｃｕ合金中这些孔隙的主要方法有：１）农烧结前对压坯进行预于燥纛还原处理。

２）在合金制备过程中选择合适的烧结温度和保温时间。

３）在烧结结束后，避免降温过快；缓慢降温以保证合金外围部位和中心部位同时冷却。

３Ｍｏ—Ｃ珏含金组织缺陷的消除方法及作用Ｍｏ．Ｃｕ含金中Ｃｕ相分布不均匀主要是由于噩坯中Ｍｏ粉颗粒的大小不一，粒度分布较宽，导致Ｍｏ．ｅｔｌ合金孤坯中的孔隙大小不一，使得熔渗刭孔隙中的ｃｕ相不均匀。

为改善这种状况，应采用颗粒较细的、粒度分布较窄的Ｍｏ粉。

本试验采用机械一热化学法制备出了粒径先２姗、粒度分布范围窄、活性大的触。

粉末，进而制备蹦了无缺陷的‰一Ｃｕ合金。

图９为本试验制备的Ｍｏ—Ｃｕ合金元素面分耀图（ｓＥ醚）。

从图９（８）可以饕到，该合金组织分布均匀，看不列Ｍｏ、Ｃｕ的富集和偏聚，近球形的Ｍｏ颗粒形成链状骨架，液相Ｃｕ完全填充到骨架问的孔隙中，没有孔敬缺陷襻在。

图９（ｂ）为Ｃ鬏元素的面分布图，可以看到Ｃｕ相分布均匀，没有偏聚现象。

从图９（ｃ）可以看到，均匀分布的Ｍｏ颗粒形成连续均匀的链状骨架，骨架孑Ｌ隙互耀连通虽分布均匀，为液相Ｃｕ的填充提供了良好的条件。

４结论１）Ｍｏ．Ｃｕ合金中的孔隙和相的不均匀分布能使合盒的热导率降低、线膨胀系数增加，严重影响合金箨兔电真空材料的使照性能。

２）对合金粉末进行干燥和还原预处理，提高压坯的均匀性，可以消除和减少孔隙缺陷和Ｃｎ的异常分布。

３）选择合适的压制压力、烧结温度、保温时间及升降温速度，可以避免Ｍｏ—ｃｕ会金中的孔隙缺陷第２７卷第２期韩胜利等：压制烧结法制备钼铜合金中的缺陷分析１０３和微裂纹的产生。

（ａ）Ｍｏ—Ｃｕ合金；（ｂ）Ｃｕ元素的面分布；（ｃ）Ｍｏ元素的面分布图９Ｍｏ．Ｃｕ合金中元素面分布图Ｆｉ昏９７ｒｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＭｏ＆ＣｕｉｎＭｏ—Ｃｕａｎｏｙ４）通过对合金缺陷的研究，本文作者采用机械一热化学法制备出颗粒较细的、粒度分布较窄的Ｍｏ粉，改善了压坯孑Ｌ隙的均匀性，制备出了组织分布均匀、无缺陷、接近于理论密度的Ｍｏ．ｃｕ合金。

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