颗粒增强铜基热沉复合材料的研制
高性能金属基复合材料迎来发展新机遇
金属基复合材料研发的机构数量较 强大的产业竞争力。中国、美国高性
多，包括北京科技大学、哈尔滨工业 能金属基复材企业多为军工服务，在
大学、国防科技大学、中南大学、北方 成本控制上处于劣势，在民用领域的
工业大学和上海交通大学等高校，北 发展上还存在一定的瓶颈。
金属基复合材料制备方法
固态法
液态法
气态法
粉末冶金法
放电等离子烧结法 喷射沉积法 （固液两相）
搅拌鋳造法 压力浸渗法（真空 压力浸渗、自排气
压力浸渗）
真空吸铸法
气相沉积法（化 学气相沉积、物 理气相沉积）
图 3 金属基复合材料制备方法
其他先进技术
原位合成法 增材制造 搅拌摩擦焊
升，高性能金属基复合材料及器件的 （Advanced Composite）和联合材
1 性能优势显著，金属基复材 助力新一代热管理方案
金属基复合材料（Metal Matrix C o m p o s i t e s，M M C）是以金属为基 体，无机非金属的纤维、晶须、颗粒或 纳 米 颗 粒 等 为 增 强 体，经 复 合 而 成 的 新 材 料。根 据 基 体 材 料 不 同，金 属
铝、铜、镁 因 其 相 对 较 高 的 热 导 率、较低的密度以及优异的加工性，目 前已经成为热管理用金属基复材的 主流基体（如图 1）。其中，Al/S i C、镁 （M g）/ S i C体 系 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势，在 航 空航天和电子封装领域已有成熟应 用 ；铝石墨（Al/Gr）、铜石墨（Cu/Gr） 体 系 除 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势 外，还 具 有 成 本 低、易 加 工 的 显 著 优 势，更 具 产 业 化 潜力 ；铝金刚石（A l / D i a）、铜金刚石 （Cu/Dia）体系具有最高的热导率〔＞ 700W /（m·K）〕，在一些高附加值产 业领域如雷达TR组件、功率半导体器 件上有望大面积推广。
Al-4%Cu合金组织的纳米复合化调控与性能
第43卷 第2期2022年 2月
材 料 热 处 理 学 报
TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENTVol.43 No.2
February2022
DOI:10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0491
Al-4%Cu合金组织的纳米复合化调控与性能
雷晓维, 宋雁飞, 张觐韬, 史李格, 朱雨婧, 王 朝(西北工业大学物理科学与技术学院,陕西西安 710072)
摘 要:以Al-4mass%Cu合金为研究对象,在熔炼过程中分别加入B4C和TiO2纳米粒子,以期实现组织细化、力学性能和耐腐
蚀性能的调控。结果表明,B4C和TiO2纳米粒子的添加均具有细化晶粒作用,合金的晶粒尺寸由毫米级减小至300~500μm,
B4C粒子对晶粒的细化作用更强。B4C和TiO2纳米粒子的加入可分别使合金的硬度提高20.4%和27.1%。添加B4C纳米粒子
的合金的耐腐蚀性能稍有提升,加入TiO2纳米粒子会降低耐腐蚀性能。点蚀主要发生于晶界和枝晶界,θ(Al2
Cu)相是诱发点蚀
的主要原因。关键词:铝铜合金; 纳米粒子; 微观组织; 腐蚀性能; 析出相中图分类号:TG146.2;TB333 文献标志码:A 文章编号:1009-6264(2022)02-0010-07RegulationofmicrostructureandpropertiesofAl-4%Cu
alloybyaddingnanoparticlesLEIXiao-wei, SONGYan-fei, ZHANGJin-tao, SHILi-ge, ZHUYu-jing, WANGZhao(SchoolofPhysicalScienceandTechnology,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:TakingAl-4mass%Cualloyastheresearchobject,B4CandTiO2nanoparticleswereaddedrespectivelyinthemeltingprocessinordertorealizethemicrostructurerefinementandoptimizationofmechanicalpropertyandcorrosionresistance.TheresultsshowthattheadditionofB4CandTiO2nanoparticlescanrefinethegrains,andthegrainsizeofthealloyisreducedfrommillimeterlevelto300-500μm,andtheB4Cnanoparticleshaveastrongereffectongrainrefinement.TheadditionofB4CandTiO2nanoparticlescanincreasethehardnessofthealloyby20.4%and27.1%,respectively.ThecorrosionresistanceofthealloywithB4Cnanoparticlesadditionisslightlyimproved,andtheadditionofTiO2nanoparticleswillreducethecorrosionresistance.Pittingcorrosionmainlyoccursatthegrainboundariesanddendriticgrainboundaries,andtheθ(Al2Cu)phaseisthemaincauseofthepittingcorrosion.Keywords:Al-Cualloy;nanoparticles;microstructure;corrosionproperty;precipitates
熔渗法钨骨架
熔渗法是一种制造钨铜梯度热沉材料的方法。
在这种方法中，钨粉或者钨粉与少量铜粉的混合物被压制成坯，通过一定温度下的预烧制备成多孔钨骨架。
然后，将金属铜熔化并利用毛细管力作用使其沿钨颗粒间隙流动逐渐填充骨架，获得钨铜复合材料。
在熔渗过程中，依靠毛细管力的作用，使熔融的铜渗入钨骨架。
熔渗法的关键工序在于钨骨架的制备，这其中，钨粉的粒度、压坯的压制均有着左右大局的作用。
熔渗法的优点在于其致密度高，烧结性能好，导电、导热性能理想。
然而，由于钨骨架的孔隙连通性及大小一致性难以控制，致使熔渗后铜相的分布均匀性难以保证。
此外，熔渗后的富铜表皮须进行后序加工，这不利于形状复杂零部件的制造。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关网站。
原位纳米颗粒增强AA6016_基复合材料超声空化强化后微观组织及性能的变化
表面技术第52卷第8期原位纳米颗粒增强AA6016基复合材料超声空化强化后微观组织及性能的变化邹杨，刘海霞，陈杰，欧阳亚东，王雷博（江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013）摘要：目的探索铝基复合材料的新型表面强化方法。
方法采用超声空化的方法对原位纳米颗粒增强AA6016铝基复合材料进行强化，使用电子天平、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪以及透射电镜对材料质量损失、表面形貌、残余应力、显微硬度、微观组织等方面进行系统地分析。
结果试样的质量损失和表面粗糙度随空化时间的延长而增加，在超声空化处理30 s 后，试样的表面硬度和残余压应力较原样分别提高了89.8%和57.7%，材料内部发生位错增殖，位错相互缠结，并且晶粒排列的取向差增大；当空化时间达到60 s时，显现的晶界数量增加，在晶界处出现材料剥落现象，残余应力被释放。
结论在一定的时间范围内，超声空化可以较为明显地提高材料的表面性能。
在空化泡溃灭产生的多向力作用下，铝基复合材料表面晶粒内会迅速产生大量位错，形成加工硬化层。
位错缠结和增强颗粒的钉扎作用，促使晶粒内部亚晶界的形成，最终导致晶粒细化。
关键词：铝基复合材料；超声空化强化；晶粒细化；残余应力；表面硬度中图分类号：TG178文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0424-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.038Variation of Microstructure and Property of In-situNanoparticle-reinforced AA6016 Matrix Composite afterUltrasonic Cavitation StrengtheningZOU Yang, LIU Hai-xia, CHEN Jie, OUYANG Ya-dong, WANG Lei-bo(School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)ABSTRACT: As a new composite material, in-situ nanoparticle-reinforced AA6016 aluminum matrix composite, has been developed to fulfill the requirements for the manufacturing of aerospace and automotive equipment. Although with high fatigue strength and resistance to external impact, such a material has shortcoming in terms of enduring alternating loads in收稿日期：2022-08-30；修订日期：2022-12-02Received：2022-08-30；Revised：2022-12-02基金项目：国家自然科学基金（52175410）Fund：The National Natural Science Foundation of China (52175410)作者简介：邹杨（1999—），男，硕士研究生，主要研究方向为铝基复合材料的超声空化表面改性。
一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用
一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用 铜基粉末冶金刹车片材料是一种新型的刹车片材料，具有优良的摩擦性能和热稳定性，广泛应用于汽车、摩托车等交通工具的刹车系统中。本文将介绍铜基粉末冶金刹车片材料的制备方法、组成和应用领域。
铜基粉末冶金刹车片材料是一种由铜粉、摩擦剂、润滑剂和其他辅助添加剂组成的复合材料。其中，铜粉作为基体材料，具有良好的导热性和高温稳定性；摩擦剂可以提高材料的摩擦性能，增加刹车片与刹车盘之间的摩擦系数；润滑剂则可以降低刹车片与刹车盘之间的摩擦阻力，减少噪音和磨损。
制备铜基粉末冶金刹车片材料的方法主要有混合法和压制烧结法。混合法是将铜粉、摩擦剂、润滑剂和其他辅助添加剂按一定比例混合均匀，然后通过压制、烧结和烧结后处理等步骤获得刹车片材料。压制烧结法则是将混合好的材料放入模具中进行压制，然后通过烧结过程使材料形成致密的结构。
铜基粉末冶金刹车片材料具有许多优点。首先，由于采用了粉末冶金技术，材料的密度高，精度高，可以满足高速刹车的需求。其次，铜基材料的导热性能好，可以快速散热，并能抵抗高温。再次，刹车片材料中添加的摩擦剂和润滑剂可以有效提高材料的摩擦性能和耐磨性，减少刹车盘的磨损和噪音。另外，铜基粉末冶金刹车片材料的制备成本相对较低，生产效率高。
铜基粉末冶金刹车片材料广泛应用于汽车、摩托车和其他交通工具的刹车系统中。在汽车领域，随着汽车产量的不断增加和技术的不断发展，对刹车片材料的要求也越来越高。传统的刹车片材料如石棉和隔热材料已经逐渐被铜基粉末冶金刹车片材料所取代。铜基粉末冶金刹车片材料具有良好的刹车性能，稳定的摩擦系数和较长的使用寿命，能够适应高速刹车和恶劣工况下的工作需求。
总之，铜基粉末冶金刹车片材料是一种具有优良性能和广泛应用前景的新型材料。它的制备方法简单、成本低廉，能够满足高速刹车的需求，并能有效减少刹车盘的磨损和噪音。随着交通工具技术的不断进步，铜基粉末冶金刹车片材料将在未来的刹车系统中得到更广泛的应用。
石墨烯—铜复合材料研究新进展-
石墨烯—铜复合材料研究新进展*石墨烯是一种新型低维碳材料它具有优异的光学、电学、热学和力学性能，被认为是具有战略意义的新材料，近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理等领域的研究热点，而石墨烯-金属复合材料是石墨烯应用的重点研究方向之一。
从理论研究方面概述了国内外对石墨烯-铜复合材料的最新研究进展，阐述了石墨烯-铜界面对位错、热传输有阻碍作用和一定抗辐照损伤的能力，重点介绍其中一些具有优异性能的研究结果及其在目前研究中面临的困难。
标签：石墨烯-铜复合材料；辐照损伤；位错自2004年英国Manchester大学的Novoselov等[1]首次用机械剥离法获得单层石墨烯以来，石墨烯以其独特的结构，优异的电学、热学、化学和力学性能迅速引起了广泛地关注。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接密堆积构成的二维晶体，具有良好的导热性能5000W/（m·K）[2]，室温下电荷迁移率高达15，000cm2/（V·s）[3]，比表面积为2630m2/g[4]，杨氏模量和力学性能分别为1.02TPa和130GPa[5]。
石墨烯的这些优良性能使其成为材料科学领域研究的热点对象，通过与其他材料的复合可以利用石墨烯优良的特性赋予复合材料更加优异的性能。
石墨烯与金属的复合是石墨烯纳米复合材料研究中很重要的一部分，特别是石墨烯-铜复合材料的研究是目前材料研究领域的热点之一。
主要综述了国内外对石墨烯-铜复合材料理论研究的最新进展，给出研究中得到的重要成果，并指出目前石墨烯-金属复合材料研究过程中的困难。
石墨烯的加入使得石墨烯-铜复合材料不仅可以获得高导电导热的性能，还能很好地弥补传统铜及铜合金强度较低的缺点。
这是由于石墨烯在复合材料中起到阻碍位错运动的作用，使位错运动需要更大的应力来越过障碍，从而提高了材料的强度，也提高了材料的耐磨性能。
2010年，Xu等[6]利用第一性原理研究了单层石墨烯和铜界面的性质，结果发现，单层石墨烯与铜（111）面的界面内聚能、强度和电子结构与它们的原子几何形貌息息相关。
Al_2O_3弥散强化铜基复合材料的研究现状与进展_国秀花
较高的 N O 较低 N Al D O D Al 一定温度下的时间
一定的 N O、温 度 和氧分压下的 N O、D O 、D Al 最高内氧化速度
温度、氧分压和铝含 量、微观结构
原材料规格
由文献[ 18, 19] 可知, 温度 T 和 CuO、Cu2O、 A l2O 3 形成或分解的临界氧分压 P O ( Pa) 之间的
使弥散强化铜综合 性能有了大幅 度提高。1973 铜加工厂技术研究中心、沈阳有色金属加工厂等
第 21 卷第 4 期
国秀花等 : Al2 O3 弥散强化铜基复合材料的研究现状与进展
43
高校和科研单位在进行这种材料的研究, 但大部 分仍处于试验阶段。
内氧化法制备 Al2O3 弥散强化铜基复合材料 的常用生产工艺如图 3 所示:
学性质极为稳定, 使 Al2O3 弥散强化铜基复合材 A l2O 3 弥散强化铜基复合材料的条件见表 1。
料具有很好的热力学稳定性。内氧化法是目前规
选择 Cu-Al 合金进行内氧化, 很好地满足了
模化生产 Al2O3 弥散强化铜基复合材料的最佳方 法[ 12, 14~ 16] 。
上述条件, 为 A l2O3 弥散强化铜基复合材料的制 备提供了最基本的前提条件。
复合电沉积是近 20 年来发展起来的制备金属 基复合材料的新方法。它是将镀液中的 A l2O3 颗 粒与基体金属 Cu 共沉积到阴极表面形成复合镀 层, 工艺路线如图 1 所示。该法不需要高温高压等 条件, 制备工艺简单、成本低、成分可控性好。但颗
收稿日期: 2006- 01- 17 基金项目: 河南省重点科技攻关项目( 0523021500) ; 洛阳市重点 科技攻关 项目; 河 南科技大 学重大预 研科学 研究基金 资
原位TiB2颗粒增强ZL205铝基复合材料组织控制
原位 TiB2颗粒增强 ZL205 铝基复合材料组织控制摘要：通过混合盐反应内生的方法在ZL205铝合金基体中引入TiB2颗粒增强相，研究了TiB2颗粒增强ZL205复合材料铸态和热处理态的显微组织。
研究表明：TiB2颗粒增强ZL205复合材料基本相组成为α-Al相、CuAl2相及TiB2颗粒。
TiB2颗粒内生，改善了二者间的润湿性，促进分散，同时将颗粒增强体尺寸控制在1μm以下。
复合材料坯体挤压，利用晶粒之间的滑动促进颗粒分散，挤压后再进行热处理，促进了颗粒的进一步分散，TiB2颗粒团聚得到改善。
关键词：铝基复合材料；原位生成；微观组织引言金属基复合材料由于膨胀系数低、比刚比强度高等特点，在车辆载具、飞行器和3C电子等行业具有广阔应用前景，其中，颗粒增强铝基复合材料由于具有较低的原材料价格、良好的微观结构、稳定的各向同性性能、简单的制备加工过程等优点，是铝基复材的重要研究热点之一[1-2]。
TiB2颗粒作为增强体在铝基复合材料中备受关注，其具有熔点高、弹性模量高、强度硬度高，以及良好的导热、导电、腐蚀抗性等特点，目前被认为是理想的增强体，再者，TiB2颗粒原位生成具有粒径小、呈等轴状、表面洁净、界面稳定、润湿性好等特性，可提升铝基体的力学性能，已得到广泛的研究报道[3-4]。
Kumar S等人[5]发现，原位合成TiB2/Al7Si复合材料的弹性模量相比母材合金有明显提高。
Han等人[6]通过原位反应法制备TiB2/Al-Si合金复合材料，显著改善了增强相在基体中分布情况。
Wang等人[8]通过改良熔盐法，制备出TiB2/Al复合材料并研究了Ti、B元素收得率。
王浩伟等人[3]通过研究复合材料性能与增强颗粒尺寸、分布均匀性、体积分数等因素的关系，获得复材屈服强度与增强颗粒体积分数关联模型。
目前原位TiB2增强铝基复合材料的研究工作主要聚焦在材料的制备方法及室温力学性能上，基体材料则多为Al-Si系铝合金，较少报道ZL205为代表的Al-Cu系高性能铝合金材料的显微组织和高温力学性能的研究。