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摘 要：金属铜具有很好的导电性和导热性能，在电子、电器及导电相关的其他工业领域中有广泛的应用，随着工业技术的快速发展，对用作导电器件的材料有很高的要求，金属铜低强度和低耐磨性的弊端使得无法满足工业发展的需要，颗粒增强铜基复合材料在基本保持金属铜良好导电和导热性能的基础上提高铜基复合材料的强度和耐磨性，是一种具有很好的发展前景的复合材料，具有可以克服纤维增强复合材料生产中存在的纤维损坏，微观组织不均匀，纤维与纤维相互接触，反应带过大等缺点。
关键词：机械；合金化法制备；超细TiC颗粒；增强铜基复合材料；研究
一、TiC的性能
TiC是十分稳定的间隙化合物，具有很高的熔点、高硬度、高杨氏模量、高化学稳定性、耐磨和耐腐蚀等特点，同时具有良好的导电和导热性能。TiC极具吸引力和广阔的应用前景主要有以下几个方面；由于其高硬度和高强度可以作为结构材料，用于航空，汽车和工具等工业中制备结构件，刀具，拉丝模和喷嘴等；利用其高导电性和高导热性来制备大电流电枢等极，导轨和电枢等材料；利用其高稳定性可作为超高温耐火材料；同时利用其高硬度和高电性可制备陶瓷基硬质合金和用它们作为增强相来制备高强度和高电性能的金属基复合材料。TiC材料具有高温、高强、高电导和高稳定性的性能，所以是十分有用的非氧化物陶瓷，也是人们研究的热点之一，现在世界各国都在研究这种材料。
采用新型材料制备技术MRS和MA法原位生成TiC/Cu弥散强化复合材料，对材料的电学及力学性能进行测试，提出简便、可行和成本低的新工艺，并且制备出具有良好的机械强度和导电性能的铜基复合材料，为以后铜基复合材料的研究奠定坚实的基础。
二、铜基复合材料的制备方法
1.粉末冶金法
粉末冶金法的主要工艺是把一定的比例Cu粉与增强相颗粒粉末混合均匀、压制成型以后进行烧结的，再通过液相浸渗法向增强体预制件内熔渗铜，可以使用压力熔渗法和真空-压力熔渗法，对于压力熔渗法是把预制件放到模具预热以后，把金属熔体倾入，再压下压头，使得在压力的作用下进行熔渗，熔体凝固以后就能脱模，这种方法比较简单，但是预制件中的气体不容易在凝固前排出造成气孔与疏松，预制件容易发生变形和偏移，而真空-压力熔渗法就是把预制件放到位于承压容器中，进行抽真空处理，再用气压金属熔体由通道压到模具内，但是这种需要专用设备容器，制件质量是很好的，这种粉末冶金的方法是比较成熟的工艺，材料的性能比较好，但是生产工艺比较复杂，成本也比较高，生产效率低，对环境的要求很高。
2.机械合金化法
机械合金化技术是美国INCO公司发展起来的一种制备合金粉末的新技术，MA是把合金化的元素粉末混合到一起，在高能球磨机中长时间运转，将回转机械能传递给金属粉末，依靠球磨机转动或者振动使球磨过程中的球与球、球与球磨壁之间产生碰撞、挤压，使得粉末被强烈的撞击、研磨和搅拌，并且发生反复的断裂、焊合、塑性变形，使得新鲜没有反应表面不断暴露，是粉末组织结构不断的细化，粉末在机械力化学作用，原子不断的扩散，形成非平衡态或发生化学反应，MA属于强制反应，球磨过程中从外界引入高能量密度机械强制作用，粉末颗粒中引入大量的应变、缺陷及纳米级的微结构，使得粉末具有很高的晶格畸变能和表面能，成为扩散和反应的驱动力，使得MA过程的热力学和动力学不同于普通固态反应过程，可以制备出用常规液态或气相法难以合成的新型合金。
MA法可以制备常规条件下很难合成，具有独特性能的新型合金材料，具有成本低、产量大、工艺简单及周期短等优点，使材料远离平衡状态，获得特殊的组织和结构，扩大材料的范围，避开准晶、非晶形成时对熔体冷速和形核条件的苛刻要求。
机械合金化法主要是通过把不同的金属粉末和弥散粒子在高能球磨机中长时间的研磨，使得金属材料达到原子级水平，还有就是把硬质粒子均匀地嵌入金属颗粒中，最终得到复合粉末，然后在进行压紧、成型、烧结，磨球的时候会引入很多晶格畸变、位错、晶界等缺陷，激活能降低，复合过程中的热力学和动力与固态过程是不同的，無法制备新型亚稳态复合材料，使用机械合金化合成超微细难熔金属化合物，可细小到纳米级的微结构，获得纳米晶材料，是现在发展开发铜基复合材料的重要方法，用机械合金化方法以纯元素粉末为原料制得合金粉末结合热处理方法得到氧化物弥散强化不断的完善。
三、超细纳米晶TiC粉末的制备
TiCx 是一种间隙型非化学计量化的化合物，由广范围的均相组成，TiCx 中的X在0.5-1.0范围内变化，其硬度、熔点、稳定性和烧结等特性都会随着X的变化而变化，TiC具有很好的耐腐蚀作用，而且是一种比较好的导电体，具有很高的熔点、硬度和红硬性，所以在工业生产中得到广泛的应用，由于其特殊的性能，一般都会作为金属基复合材料的增强体，为了可以制备TiC弥散强化铜基复合材料，用Ti和C粉经过机械诱发自蔓延反应合成超细颗粒的TiC作为弥散强化Cu基复合材料的增强体。
由于TiC为面心立方结构，滑移带很多，粉末状晶粒细化到几纳米，微观应力无法聚集，晶粒内没有位错和缺陷，显微应变存在晶界，晶粒变小后位错就不能出现大量的推积，随着磨时间的增加晶粒的细化机制是通过晶界滑动，细化速度减慢，晶界变薄，晶界处的位错密度减小，严重的机械力作用下晶格倾向于收缩，当球磨到一定程度，晶粒尺寸变化缓慢，点阵畸变度不会改变，自由能的增大受到限制，TiC无法获得向非晶态转变的能量。
四、机械合金化法制备超细TiC 颗粒及其增强铜基复合材料展望
现在的颗粒增强金属基复合材料的研究主要集中在新合金的研制、制备方法的改进及致密方法的优化，颗粒增强金属基复合材料处在工业化生产的初期，随着航空、航天及汽车工业的发展，对低密度、高性能的金属基复合材料的要求越来越高。对于铜基材料熔点比较高、密度大、比强度小河制造工艺十分的困难，所以铜基复合材料的研究很少，但是通过复合工艺把铜材料和增强相材料间的高韧性和高耐磨性等性能的优化组合具有广阔的应用前景。颗粒的尖锐化使得基体内的应变集中和颗粒尖端断裂使材料塑性下降和脆化，所以应增强金属基复合材料的韧化。
结语：
机械合金化法制备超细TiC 颗粒及其增强铜基复合材料是近年才发展的新型材料，具有高强度、高导电率、良好的导热性能，而且其硬度高、耐磨性好，所以可以应用在触头材料、点焊电极、集成电路引线框架、铸机结晶器材料，现在的制造工艺比较复杂、性能达不到要求、生产成本高、加工制造工艺技术没有解决，应该不断的提高材料的性能、降低成本、完善工艺，以实现工业化生产成为我国材料工作者的努力方向。
参考文献：
[1]张登科.原位（Ti，W）C颗粒增强钢基复合材料的制备与组织、性能研究[D].上海交通大学.2011年
[2]张勇.纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D].湖南大学.2010年
[3]赵玉谦.TiC颗粒局部增强铸造钢基复合材料的制备[D].吉林大学.2005年
[4]范晖.金属零件叠层模板电沉积成形的基础研究[D].南京航空航天大学.2009年
[5]秦改元.颗粒增强铜基复合材料的发展[J].价值工程.2011年25期
[6]姚远.微米石墨颗粒增强铜基复合材料制备工艺[D].沈阳大学.2013年
关键词：机械；合金化法制备；超细TiC颗粒；增强铜基复合材料；研究
一、TiC的性能
TiC是十分稳定的间隙化合物，具有很高的熔点、高硬度、高杨氏模量、高化学稳定性、耐磨和耐腐蚀等特点，同时具有良好的导电和导热性能。TiC极具吸引力和广阔的应用前景主要有以下几个方面；由于其高硬度和高强度可以作为结构材料，用于航空，汽车和工具等工业中制备结构件，刀具，拉丝模和喷嘴等；利用其高导电性和高导热性来制备大电流电枢等极，导轨和电枢等材料；利用其高稳定性可作为超高温耐火材料；同时利用其高硬度和高电性可制备陶瓷基硬质合金和用它们作为增强相来制备高强度和高电性能的金属基复合材料。TiC材料具有高温、高强、高电导和高稳定性的性能，所以是十分有用的非氧化物陶瓷，也是人们研究的热点之一，现在世界各国都在研究这种材料。
采用新型材料制备技术MRS和MA法原位生成TiC/Cu弥散强化复合材料，对材料的电学及力学性能进行测试，提出简便、可行和成本低的新工艺，并且制备出具有良好的机械强度和导电性能的铜基复合材料，为以后铜基复合材料的研究奠定坚实的基础。
二、铜基复合材料的制备方法
1.粉末冶金法
粉末冶金法的主要工艺是把一定的比例Cu粉与增强相颗粒粉末混合均匀、压制成型以后进行烧结的，再通过液相浸渗法向增强体预制件内熔渗铜，可以使用压力熔渗法和真空-压力熔渗法，对于压力熔渗法是把预制件放到模具预热以后，把金属熔体倾入，再压下压头，使得在压力的作用下进行熔渗，熔体凝固以后就能脱模，这种方法比较简单，但是预制件中的气体不容易在凝固前排出造成气孔与疏松，预制件容易发生变形和偏移，而真空-压力熔渗法就是把预制件放到位于承压容器中，进行抽真空处理，再用气压金属熔体由通道压到模具内，但是这种需要专用设备容器，制件质量是很好的，这种粉末冶金的方法是比较成熟的工艺，材料的性能比较好，但是生产工艺比较复杂，成本也比较高，生产效率低，对环境的要求很高。
2.机械合金化法
机械合金化技术是美国INCO公司发展起来的一种制备合金粉末的新技术，MA是把合金化的元素粉末混合到一起，在高能球磨机中长时间运转，将回转机械能传递给金属粉末，依靠球磨机转动或者振动使球磨过程中的球与球、球与球磨壁之间产生碰撞、挤压，使得粉末被强烈的撞击、研磨和搅拌，并且发生反复的断裂、焊合、塑性变形，使得新鲜没有反应表面不断暴露，是粉末组织结构不断的细化，粉末在机械力化学作用，原子不断的扩散，形成非平衡态或发生化学反应，MA属于强制反应，球磨过程中从外界引入高能量密度机械强制作用，粉末颗粒中引入大量的应变、缺陷及纳米级的微结构，使得粉末具有很高的晶格畸变能和表面能，成为扩散和反应的驱动力，使得MA过程的热力学和动力学不同于普通固态反应过程，可以制备出用常规液态或气相法难以合成的新型合金。
MA法可以制备常规条件下很难合成，具有独特性能的新型合金材料，具有成本低、产量大、工艺简单及周期短等优点，使材料远离平衡状态，获得特殊的组织和结构，扩大材料的范围，避开准晶、非晶形成时对熔体冷速和形核条件的苛刻要求。
机械合金化法主要是通过把不同的金属粉末和弥散粒子在高能球磨机中长时间的研磨，使得金属材料达到原子级水平，还有就是把硬质粒子均匀地嵌入金属颗粒中，最终得到复合粉末，然后在进行压紧、成型、烧结，磨球的时候会引入很多晶格畸变、位错、晶界等缺陷，激活能降低，复合过程中的热力学和动力与固态过程是不同的，無法制备新型亚稳态复合材料，使用机械合金化合成超微细难熔金属化合物，可细小到纳米级的微结构，获得纳米晶材料，是现在发展开发铜基复合材料的重要方法，用机械合金化方法以纯元素粉末为原料制得合金粉末结合热处理方法得到氧化物弥散强化不断的完善。
三、超细纳米晶TiC粉末的制备
TiCx 是一种间隙型非化学计量化的化合物，由广范围的均相组成，TiCx 中的X在0.5-1.0范围内变化，其硬度、熔点、稳定性和烧结等特性都会随着X的变化而变化，TiC具有很好的耐腐蚀作用，而且是一种比较好的导电体，具有很高的熔点、硬度和红硬性，所以在工业生产中得到广泛的应用，由于其特殊的性能，一般都会作为金属基复合材料的增强体，为了可以制备TiC弥散强化铜基复合材料，用Ti和C粉经过机械诱发自蔓延反应合成超细颗粒的TiC作为弥散强化Cu基复合材料的增强体。
由于TiC为面心立方结构，滑移带很多，粉末状晶粒细化到几纳米，微观应力无法聚集，晶粒内没有位错和缺陷，显微应变存在晶界，晶粒变小后位错就不能出现大量的推积，随着磨时间的增加晶粒的细化机制是通过晶界滑动，细化速度减慢，晶界变薄，晶界处的位错密度减小，严重的机械力作用下晶格倾向于收缩，当球磨到一定程度，晶粒尺寸变化缓慢，点阵畸变度不会改变，自由能的增大受到限制，TiC无法获得向非晶态转变的能量。
四、机械合金化法制备超细TiC 颗粒及其增强铜基复合材料展望
现在的颗粒增强金属基复合材料的研究主要集中在新合金的研制、制备方法的改进及致密方法的优化，颗粒增强金属基复合材料处在工业化生产的初期，随着航空、航天及汽车工业的发展，对低密度、高性能的金属基复合材料的要求越来越高。对于铜基材料熔点比较高、密度大、比强度小河制造工艺十分的困难，所以铜基复合材料的研究很少，但是通过复合工艺把铜材料和增强相材料间的高韧性和高耐磨性等性能的优化组合具有广阔的应用前景。颗粒的尖锐化使得基体内的应变集中和颗粒尖端断裂使材料塑性下降和脆化，所以应增强金属基复合材料的韧化。
结语：
机械合金化法制备超细TiC 颗粒及其增强铜基复合材料是近年才发展的新型材料，具有高强度、高导电率、良好的导热性能，而且其硬度高、耐磨性好，所以可以应用在触头材料、点焊电极、集成电路引线框架、铸机结晶器材料，现在的制造工艺比较复杂、性能达不到要求、生产成本高、加工制造工艺技术没有解决，应该不断的提高材料的性能、降低成本、完善工艺，以实现工业化生产成为我国材料工作者的努力方向。
参考文献：
[1]张登科.原位（Ti，W）C颗粒增强钢基复合材料的制备与组织、性能研究[D].上海交通大学.2011年
[2]张勇.纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D].湖南大学.2010年
[3]赵玉谦.TiC颗粒局部增强铸造钢基复合材料的制备[D].吉林大学.2005年
[4]范晖.金属零件叠层模板电沉积成形的基础研究[D].南京航空航天大学.2009年
[5]秦改元.颗粒增强铜基复合材料的发展[J].价值工程.2011年25期
[6]姚远.微米石墨颗粒增强铜基复合材料制备工艺[D].沈阳大学.2013年