论文部分内容阅读
氧化物弥散强化(ODS)铜基复合材料由于具有高强度、高导电性以及良好的高温性能,在电极材料、电接触材料及集成电路引线框架材料等领域被广泛地应用。本文采用液相原位反应法制备Y2O3颗粒弥散强化铜基复合材料。液相原位反应,是一种新型的ODS复合材料的制备方法,是将合金加热到液相线温度以上,使溶质原子在熔融状态下原位氧化生成氧化物弥散颗粒。本文研究了添加稀土元素Y对铜基体组织和性能的影响,Y在铜中分布及存在形式；本文重点研究了Cu-Y2O3复合材料的组织与性能,探讨了Y2O3颗粒液相线温度的原位生成机理和Y2O3颗粒弥散强化机理。本文得到的结论如下：1.稀土是冶金工业中非常有效的添加剂。稀土Y能够去除铜基体中氧、硫、磷等有害杂质,具有净化铜基体的作用；稀土Y具有细化晶粒的作用,随着Y含量的增多,基体铜的晶粒不断地细化。2.稀土Y在铜中的溶解度不到0.04%,为了降低体系的自由能,未固溶的Y原子以中间合金的形式存在,能谱分析表明这些中间合金偏聚于晶界处,X射线衍射结果表明Cu-Y相图中富铜区的中间合金相应为Cu7Y。3.随着稀土Y含量的增加,铜的电导率先升高后降低,在Y含量为0.05%时电导率最高,达到102%IACS;铜的显微硬度值随着Y含量的增加而递增,Y含量为0.4%时,铜的硬度值为72HV。4.用工业N2作供氧剂,Cu-0.4wt.%Y合金在液相线温度下原位反应生成Cu-1.7voI.%Y203合金。TEM结果表明,生成的Y2O3颗粒均匀地弥散分布于铜基体上,其平均尺寸为7nm,平均粒子间距为20nm;SAD花样发现原位生成的Y203相与铜基体有共格关系,晶格错配度为0.036,其中晶面(422),Y2O3//(111)Cu,(444)Y2O3//(220)Cu,晶带轴[011]Y2O3//[112]Cu。5.本实验制备的Cu-1.7voI.%Y2O3复合材料具有优良的导电性能,其电导率达到98%IACS,高于美国SCM公司生产的Glidcop系列Cu-Al2O3复合材料；其抗拉强度在未变形的情况下达558MPa。6.冷加工变形对Cu-Y2O3复合材料的导电率影响不大；Cu-Y2O3复合材料具有很好的加工硬化性能,经过80%的变形,合金的硬度由初始值83HV增大到127HV,硬度提高了近60%。7.Y203颗粒与位错的相互作用满足Orowan机制,理论计算表明体积分数为1.7%的Y203颗粒由Orowan机制增加的强度值为400MPa,有很好的弥散强化效果。