金屬元素摻雜對氧化鋁彌散強化銅力學性能的影響研究.pdf

1、彌散強化銅(DSC)是一種廣泛應(yīng)用于汽車和電子行業(yè)的高強高導(dǎo)銅合金材料。正確理解陶瓷和銅基體界面的界面化學和雜質(zhì)偏聚對設(shè)計和制備高性能納米彌散相強化銅具有主要意義。本文首先利用第一性原理電子密度泛函方法計算了Cu/Al2O3界面的微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)合強度，計算表明，相比于Cu或Al2O3的強度，Cu(111)層間和Al2O3(0001)層間的脫粘功分別為2.4~2.5和3.6~4.6 J/m2。相比較，Cu/A2O3界面的結(jié)合強度很低，其界面

2、脫粘功為0.7~0.8 J/m2，只相當于Cu基體的三分之一，因此有可能成為彌散銅合金的主要裂紋來源。以此為基礎(chǔ)，在氬氣保護條件下使用高能球磨方法，本文系統(tǒng)地實驗研究了有可能在Al2O3/Cu基體界面形成雜質(zhì)偏聚的Ag、Ni、Zr、Hf和Ti等合金摻雜元素對Cu-1.2wt％Al2O3彌散強化銅性能的影響。XRD結(jié)果表明高能球磨能有效地固溶Al2O3彌散相到銅基體中。球磨后的粉末樣品在700Mp壓力冷壓成型后分別在860℃，900℃，9

3、40℃和980℃中燒結(jié)2.5h，隨后又通過1200MPa冷壓來提高其密度并測試樣品的硬度。
　　結(jié)果表明，一定量的Ag元素摻雜能顯著地提高樣品的維氏硬度，Ni和Hf元素摻雜對改善樣品維氏硬度也有一定幫助，Zr元素摻雜略微降低了樣品的維氏硬度。
　　通過SEM表征發(fā)現(xiàn)，一定量的Ag摻雜能抑制樣品燒結(jié)過程中氧化鋁彌散顆粒的長大，從而起到細化氧化鋁顆粒粒徑的作用，最終改善彌散強化銅的強度。可以肯定，Al2O3顆粒粒徑的減小是與Ag