宣布时间：2022-02-24点击：2835
铜是与人类关系很是密切的有色金属 ，它的导电能力仅次于贵金属银 ，作为电和热的良导体而被应用于大大都导电领域。但纯铜的质地较软 ，强度较低 ，不适适用于电气电子工业某些工况条件下 ，因此应用上常被制备成高性能铜合金 ，以提高强度和耐蚀性。
不过随着经济生长 ，现代工业对铜合金的综合性能提出了更高的要求 ，因此开发出更高强度、更高传导性能的铜合金成为了研究重点。但通常来讲 ，铜合金的强度和导电性是不可兼顾的 ，要提高导电性就一定要牺牲强度。要想同时满足这两点 ，目前商业应用上可接纳复合质料法来实现。
01复合质料法
在众多强化铜合金的优化要领中 ，复合质料法是重点生长要领。具体是将复合颗粒、种种纤维或晶须品级二相作为增强相 ，加入到铜基体中 ，并使其均匀漫衍 ，凭借增强强化相自身强度来提高质料整体强度。
虽然弥散漫衍的强化相粒子会对电子的散射爆发一定的影响 ，从而影响质料的导电性 ，可是相比较于固溶原子对导电性的影响要小得多。因此复合质料法制备的铜基复合质料可以同时具备高的导电性和高强度。另外 ，复合质料法还可以凭据实际工况需求 ，选用适当的增强相来提高质料的性能 ，同时兼顾质料的导电性和强度 ，获得***优配合效果 ，可分为弥散强化及纤维强化两种方法。
其中 ，弥散强化铜基复合质料其实就是通过原位复合或非原位复合的要领 ，向基体中引入高硬度、高熔点、热稳定性好的氧化物、硼化物、碳化物等陶瓷颗粒来强化铜基体。通过特定的制备工艺 ，可获得弥散漫衍的纳米级增强相颗粒 ，它们热稳定性良好 ，在接近铜的熔点时也不会溶解或粗化 ，因此能有效地提高铜合金的室温强度 ，耐磨性和耐腐化性。
正因为这一系列***的性能 ，使得弥散强化铜基复合质料在盘算机引线框架 ，连铸机结晶器 ，电阳阻焊电极 ，高速电车的架空导线 ，大推力航天发动机内衬等高端技术领域有着广泛地应用 ，成为高强高导铜合金（或铜基复合质料）领域的研究热点。
02选用氧化钇的理由
稀土元素对铜基质料的强化其实有着很重要的意义。它们的化学性质都较为生动 ，金属性极强 ，可以同一切元素爆发反应、相互作用（惰性气体除外） ，极易与氧、氮、硫化合生成化合物 ，作为添加剂已被广泛应用于工业生产中。
可是稀土元素是无法和Cu形成间隙或置换固溶体的 ，如此说来稀土元素很难溶于铜 ，固溶度小 ，为其他元素首先与稀土元素爆发反应提供了条件 ，生成稀土化合物。因此 ，稀土元素在铜及其合金中可以起到两方面的作用：①净化作用 ，可以用于脱氧、脱硫 ，去除铅、秘等杂质；②微合金化及变质作用 ，稀土微溶于铜中 ，并与其它元素反应生成高熔点化合物。
目前 ，弥散强化的典范质料是Cu-Al2O3复合质料 ，Al2O3陶瓷颗粒的热稳定性好 ，因此高温下颗粒的强化效果不会完全消失。但这类质料的弥散相含量有限 ，因此其强化效果不如沉淀强化铜合金。而氧化钇（Y2O3）与其它陶瓷颗粒一样在高温下稳定 ，不会溶解或剖析；Y2O3的晶体结构与Al2O3差别 ，为类萤石结构 ，在合适的制备条件下能与基体形成共格界面 ，这为切割强化机制提供可能；Y元素在Cu中固溶度和扩散速率很是低 ，这阻碍了原位生成氧化物颗粒时的团聚和粗化 ，有利于形成纳米级Y2O3颗粒 ，因此Y2O3有可能成为弥散强化铜基复合质料***合适的强化相。
不过 ，也正是因为Y在Cu中的固溶度小 ，Y2O3弥散强化铜基复合质料的身分设计变得困难 ，对此科学家也做了许多研究。如雷源源等接纳热压工艺 ，添加体积分数划分是5%、10%、15%、20%的Y2O3制备Y2O3颗粒增强铜基复合质料。视察其微观组织发明 ，Y2O3颗粒与基体结合得很致密 ，由于Y2O3颗粒很小 ，呈类圆形状 ，它们之间基本上无裂隙保存。随着Y2O3含量的增加 ，该系列铜基复合质料的多孔率下降 ，显微硬度值上升幅度较大 ，强化效果较好 ，耐腐化性也获得提高。
03进阶玩法
如果Y2O3对铜合金性能的增强还不可让你满意 ，其实它另有进阶玩法。去年年底 ，日本东北大学针对核融合炉的散热装置用途 ，在既有氧化钇疏散强化铜合金的基础上开发了一项高强度且具有高传导性的铜合金。
通过在氧化钇弥散强化铜合金（Cu-1Y2O3）中添加0.81%的锆粉 ，以及利用高能水冷球磨与放电等离子体烧结技术 ，研究团队乐成制备出锆钇复合氧化物颗粒弥散强化铜合金（Cu-1Y2O3-0.81Zr）。晶粒内部与晶界处形成高密度的fcc结构Y2Zr2O7复合氧化物 ，并且均匀疏散在铜基体中 ，可使Cu-1Y2O3-0.81Zr合金维氏硬度较Cu-1Y2O3提高1.5倍 ，抵达243HV；室温屈服应力约为700MPa。
来源：粉体圈
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