氧化铝弥散强化铜

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  什么是弥散强化?

  弥散强化是在金属基体中引入稳定、均匀、细小的第二相质点,阻碍位错在运动,从而强化材料的方法。第二相质点是人为加入到基体材料中的,或者是通过内氧化方式由金属转变成的氧化物质点,他们在高温下不溶解,一旦生成不再改变,加热时效过程中也基本不发生熟化长大。

  金属材料中产生强化效果的第二相粒子,必须是比较均匀地分散于金属中的细小颗粒。具有比较好的强化效果的第二相粒子,直径一般在十几到几十纳米之间,更大的第二相粒子往往就属于夹杂物颗粒了。过大的粒子虽然对于为错的运动产生强烈阻碍作用,但它们也会降低金属抗断裂性能、降低塑性,在金属材料中是不允许存在的。

  氧化铝弥散强化铜

  氧化铝弥散强化铜(Al2O3/Cu)是以弥散分布的纳米Al2O3颗粒(0.1~1.0%)为强化相的典型的弥散强化材料,氧化铝稳定,坚硬,是理想的弥散相。弥散相的加入量只占基体极小的体积分数,几乎不影响基体金属固有的物理化学性质。

  采用内氧化工艺,通过低温氧化、高温还原的组织控制技术,制备出的弥散强化铜,具有均匀的组织结构,其弥散相平均尺寸约6~10 nm,颗粒间距30~50 nm。内氧化过程中,采用N2和O2的混合气体作为氧源,有利于获得较低的氧分压,同时也有利于工业化大规模生产。通过组织控制技术制备出的弥散强化铜综合性能优异,Cu-0.4wt%Al2O3弥散强化铜挤压态Φ25 mm棒材可冷拉拔到Φ0.1 mm的细丝,其变形量高达99.998%;同时材料的高温组织和性能稳定,再结晶温度高达950 ℃,软化温度为850 ℃;挤压态弥散强化铜棒材的电导率达90 %。

  氧化铝弥散强化铜的性能特点:

  1. 导电、导热性好;
  2. 强度高;
  3. 硬度高;
  4. 高温性能超群,软化温度可达850~910℃;
  5. 退火后屈服强度保持好;
  6. 疲劳性能好,疲劳比高;
  7. 冷加工性能优良。

  典型铜合金与弥散强化铜的性能比较:

  氧化铝弥散强化

  由于具有高强度、高硬度、高软化温度、高导热性和高导电性等优异的综合性能,在焊接、电子、电器、冶金等领域得到了广泛的应用。

  弥散铜与铬锆铜相比最大的优势即为软化温度高,因为电极产品均在高温下使用,所以当电极温度达到550℃以上是,铬锆铜已经软化失效,硬度与电导率急剧下降,不能再继续使用,导而弥散铜产品仍然可以在更高的温度区间550-900℃继续使用,保持其高硬度,高电导率的性能,从而增加使用寿命。优异的性能决定了其广泛的应用:

  • 抗焊接性好,粘结,不发生元素扩散——电阻焊电极、缝焊滚轮、焊炬喷嘴;
  • 高强度和导电导热性能——电车及电力火车架空导线、高铁滑板和闸片、直升机启动马达整流子、集成电路引线框架、连铸机结晶器内衬等;
  • 高温性能、热稳定性和导热性能 ——ITER中的散热槽和冷却管线;
  • 抗烧蚀性能——电磁轨道炮上用作轨道主体材料。