液相原位反應制備納米氧化釔彌散強化銅基復合材料及性能研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：355729112005南昌大學博士研究生學位論文液相原位反應制備納米氧化釔彌散強化銅基復合材料及性能研究液相原位反應制備納米氧化釔彌散強化銅基復合材料及性能研究StudyofPropertiesofnanoYttriaDispersionStrengthenedCopperbasedCompositesPreparedbyInsituReactionatLiquidusTemperature卓海鷗培養(yǎng)單位（

2、院、系）：材料科學與工程學院指導教師姓名、職稱：唐建成教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：材料科學與工程論文答辯日期：2015年5月30日答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要I摘要高強高導銅合金（復合材料）應兼具高強度和高導電性能，以及良好的抗高溫軟化性能。一般可分為兩類：以Cu–Cr合金為代表的沉淀強化銅合金，因位錯切割與Cu基體共格的強化顆粒而具有高的室溫強度，但抗高溫軟化能力差；以Cu–Al2O3合金為代表的彌散強化銅基復合材

3、料，因Al2O3粒子的熱穩(wěn)定性高而具有優(yōu)良的高溫性能，但Al2O3顆粒的owan強化機制效果一般。Y2O3等稀土氧化物具有高的熱力學穩(wěn)定性，而且其類螢石結構與Cu基體有位相匹配關系，在合適的情況下能與Cu基體形成共格關系的相界面。此外，Y在Cu中極低的溶解度和很小的擴散速率會抑制Y2O3粒子的團聚和長大，從而得到納米級的彌散顆粒。因此，Y2O3等稀土氧化物被認為是銅基材料最為理想的強化相。液相原位反應法使溶質原子在液相下原位生成氧化物彌

4、散顆粒，很好地解決了Y等稀土元素在銅基體中由于固溶度極少和偏聚問題帶來的材料設計上的困難。本文采用液相原位反應法制備Cu–Y2O3復合材料，研究了稀土元素Y對銅基體組織和性能的影響，及Y在銅中分布和存在形式；重點研究了Cu–Y2O3復合材料的組織與性能，探討了Y2O3顆粒的原位生成機理和顆粒彌散強化機制，以及其它相關基礎問題。得到的主要結論有：（1）在Cu–Y合金中，稀土Y多以六方的Cu7Y中間相的形式偏聚于晶界處；合金組織隨著Y含量的

5、增大而不斷細化，晶粒尺寸由Cu–0.05Y合金的500μm降到Cu–1.5Y合金的80μm；在稀土元素凈化基體、細化晶粒以及形成中間化合物的共同作用下，Cu–Y合金的導電率隨Y含量的增加先升高后降低，Y含量為0.05%時合金的導電率最高，達101.8%IACS；Cu–Y合金的顯微硬度隨著Y含量的增加而升高，這主要是細晶硬化和第二相硬化的結果。（2）Cu–Y合金的原位反應從熱力學上來講為擇優(yōu)氧化，溫度和氧分壓是控制擇優(yōu)氧化的關鍵因素。Y發(fā)