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　　什么高性能銅基復合材料？高性能銅基復合材料介紹有哪些內容？關于這些問題我們馬上來詳細介紹，首先來看高性能銅基復合材料介紹-簡介：
　　銅及銅合金機械性能良好，且工藝性能優(yōu)良，易于鑄造、塑性加工等，更重要銅及銅合金有良好耐蝕、導熱、導電性能，所以它們能廣泛應用于電子電氣、機械制造等工業(yè)領域。但是，銅室溫強度、高溫性能以及磨損性能等諸多方面不足限制了其更加廣泛應用。而隨著現(xiàn)代航空航天、電子技術快速發(fā)展，對銅使用提出了更多更高要求，即在保證銅良好導電、導熱等物理性能基礎上，要求銅具有高強度，尤其是良好高溫力學性能，并且要求材料有低熱膨脹系數(shù)和良好摩擦磨損性能。我國第一條高速鐵路京滬線總投資約200億美元，2008年已經開工建設，接觸線年需求量近萬噸，顯然接觸線研發(fā)，即高強高導高耐磨銅合金功能材料研發(fā)有著很大國內外市場。電阻焊電極，縫焊滾輪，集成電路引線框架也需要高強度高導電性銅合金，現(xiàn)有牌號銅及銅合金高強高導方面難以兼顧。所以通過引入適當增強相復合強化方式，發(fā)揮基體和功能強化相協(xié)同作用，研發(fā)高性能銅(合金)基功能復合材料成為當今世界熱門課題。
　　所謂高強高導銅合金，一般指抗拉強度(Gb)為純銅2-10倍(350-2000MPa)，導電率一般為銅50％~95％，即50-95％IACS銅合金。國際上公認理想指標為δb=600-800MPa，導電性至≥80％IACSE。高強高導銅合金主要應用領域電子信息產業(yè)超大規(guī)模集成電路引線框架，國防軍工用電子對抗，雷達，大功率軍用微波管，高脈沖磁場導體，核裝備和運載火箭，高速軌道交通用架空導線，300-1250Kw大功率調頻調速異步牽引電動機導條與端環(huán)，汽車工業(yè)用電阻焊電極頭，冶金工業(yè)用連鑄機結晶器，電真空器件和電器工程用開關觸橋等，因此這類材料眾多高新技術領域有著廣闊應用前景。

　　高性能銅基復合材料介紹-分類：

　　1、顆粒增強銅基復合材料
　　增強體主要為碳化硅和氧化鋁，亦有少量氧化鈦和硼化鈦等顆粒(粒徑一般為10μm左右)。晶須不僅本身力學性能優(yōu)越，而且有一定長徑比，因此比顆粒對金屬基體增強效果更顯著，晶須常用碳化硅和硼酸鋁晶須等。合金化工藝可以制備氧化物彌散強化和碳化物彌散強化銅基復合材料。
　　2、纖維增強銅基復合材料
　　銅或銅合金與非金屬或金屬纖維制造復合材料既保持了銅高導電性、高導熱性，又具有高強度與耐高溫性能。制造此類銅基復合材料時，既有用長纖維，也有用短纖維。碳纖維-銅復合材料由于既具有銅良好導熱、導電性，又有碳纖維自潤滑、抗磨、低熱膨脹系數(shù)等特點，從而用于滑動電觸頭材料、電刷、電力半導體支撐電極，集成電路散熱板等方面。銅-碳纖維復合材料工業(yè)生產中另一個應用實例電車導電弓架上滑塊，滑塊電車及電氣機車上易損件，最早采用金屬滑塊，目前采用碳滑塊，但都有不足之處。采用碳纖維-銅復合材料后，使接觸電阻減小，避免過熱，同時提高強度及過載電流，并有優(yōu)良潤滑及耐磨性。
　　3、高性能顯微復合銅合金
　　高性能顯微復合銅合金材料本世紀70年代研究超導材料時發(fā)現(xiàn)。1978年美國Harvard大學Bark等人最早提出高性能Cu-X合金概念，Cu-X二元合金，X包括難熔金屬W、Mo、Nb、Ta和Cr、Fe、V等元素，Cu—X材料經鍛造、拉拔或軋制后，X金屬沿變形方向以絲狀或帶狀分布，形成顯微復合材料，此顯微復合銅合金材料特點是超高強度(最高抗拉強度可達2000MPa以上)，電導率可達82％IACS，良好耐熱性及顯微復合組織和晶粒擇優(yōu)取向。此材料除了可以作點焊電極外，還可作推進器和熱交換器，與傳統(tǒng)銅合金材料相比，它含有合金元素總量多，但合金元素種類少。Cu—X合金以其超高強度，高電導率以及良好耐熱性引起了人們重視。目前，美國Iowa大學，Harvard大學材料系，AMES實驗室以及Michigan理工大學，還有國內浙江大學在這方面作了大量研究工作，但仍有許多理論問題和實際應用問題有待解決。

　　高強高導銅基復合材料介紹-制備方法：

　　1、粉末冶金法
　　粉末冶金法最早開發(fā)用于制備顆粒增強金屬基復合材料工藝，一般包括混粉、壓實、除氣、燒結等過程。粉末冶金一種近凈成型工藝，材料利用率高，可以消除組織和成分偏析，而且顆粒增強相粒度和體積分數(shù)可以較大范圍內調整。該方法生產銅基復合材料中結構件、摩擦材料、及高導電率材料主要手段。由于銅和大部分陶瓷增強顆粒浸潤性差，密度相差較大，采用液態(tài)法制備復合材料時容易產生增強物聚集，導致第二相分布不均勻。粉末冶金法可以按所需比例將金屬粉末和增強物混合均勻，解決了增強物分布問題。為了增強銅與增強顆粒界面結合強度，通常采用化學沉積等方法增強顆粒表面包覆Cu、Ni等金屬涂層，然后再與銅粉混合均勻，利用粉末冶金方法制得復合材料[11]。由于增強顆粒包覆金屬涂層后基體金屬中分布更加均勻，減少了增強物間直接接觸，更有利地發(fā)揮了其強化作用。同時，通過包覆不同金屬還可以改善界面結構，增強界面結合強度，提高復合材料綜合性能。
　　2、復合鑄造法
　　鑄造方法工業(yè)化大生產首選方法。但對于這種復合材料鑄造后，一般會有輔助形變工藝。形變強化效果會因為冷變形金屬再結晶而失效。因大多數(shù)金屬再結晶溫度僅為其熔點溫度40％左右，所以用鑄造方法得到材料，其抗高溫性能相對差。復合鑄造工藝為美國麻省理工學院M．C．Flemings等所提出。這種方法較好解決了增強相偏析，生產工藝簡單，適應了復合材料大規(guī)模工業(yè)化生產趨勢，有較大發(fā)展優(yōu)勢。但是復合鑄造由于熔體粘度大，不利于氣體和夾雜物排出，所以制備材料中常有氣孔和夾雜物存在；此外，這種方法溫度控制也比較困難。
　　3、內氧化法
　　內氧化法制備銅基復合材料最常用方法之一，可獲得均勻分布細小彌散顆粒并能夠精確控制強化相數(shù)量。該工藝典型應用是制各Cu—A1203彌散強化銅基復合材料，其工藝銅中添加少量固溶于銅，但比銅生成氧化物傾向大合金元素鋁，制成銅鋁合金粉末，從粉末表面向內部擴散氧，使合金霧化粉高溫及氧氣氣氛下發(fā)生內氧化，鋁轉變?yōu)檠趸X，然后氫氣氣氛下把氧化了銅還原出來，但氧化鋁不能還原，制成銅和氧化鋁混合粉末，最后一定壓力下燒結成形。用內氧化法制造Cu-A1203成形固化技術上有些問題，極難進行粉末燒結，且工藝復雜，成本高。內氧化法不足之處工序繁雜，影響制備過程因素很多，材料質量難以控制且生產成本高，因而極大地限制了該工藝應用。。
　　4、液態(tài)金屬原位法
　　液態(tài)金屬原位反應法近年來發(fā)展起來銅基復合材料新型制備技術之一。Lee等人首先成功制備了TiB2／Cu復合材料。該方法將兩種或多種合金液體充分攪拌混合并通過化學反應產生均勻彌散分布納米級增強物。用該法制得含5vo1％TiB2Cu基復合材料電導率達76％IACS。Chrysanthou等Cu-Ti溶液中分別加入碳黑、B203或同時加入W碳黑通過反應生成細小且均勻布TiC、TiB2、WC顆粒原位增強銅基復合材料。由于該工藝制備復合材料中增強體沒有界面污染，與基體有良好界面相容性，因而比傳統(tǒng)復合材料具有更高導電性和機械強度。
　　5、快速凝固法
　　快速凝固法由于凝固過程冷卻速快、起始形核過冷度大，生長速率高，結果使固、液界面偏離平衡，因而呈現(xiàn)出一系列與常規(guī)合金不同組織和結構特征。采用快速凝固制備銅基復合材料有以下特點：
　　(1)合金元素銅中固溶度顯著增大；
　　(2)晶粒大大細化；
　　(3)化學成分顯微偏析明顯降低；
　　(4)晶體缺陷密度大大增加；
　　(5)形成了新亞穩(wěn)相結構；
　　(6)經時效處理后，銅基體中第二相含量提高，彌散程度增大。
　　導電率稍有降低情況下，合金強度得到了顯著提高，并改善了合金耐磨、耐腐蝕性能?？焖倌碳夹g為制備高強高導銅基復合材料開發(fā)開辟了一個新領域。今后快速凝固制備高強高導銅基復合材料研究重點是：通過對凝固過程和時效過程分析來優(yōu)化材料成分、凝固動力學參數(shù)和時效工藝，改善顯微組織結構和性能。
　　6、機械合金化法
　　機械合金化利用高能球磨機，按一定比例混合金屬粉末或陶瓷粒子，反復研磨，使復合粉末經過反復變形、冷焊、破碎、再焊合、再破碎反復過程，可使晶粒細化到納米級，并具有很大表面活性[17]。由于引入大量畸變缺陷，相互擴散能力加強，激活能降低，使合金化過程不同于普通固態(tài)過程，因而有可能制備出常規(guī)條件下難以合成許多新型材料。機械合金化制備銅基復合材料不足之處在于球磨過程中容易帶入雜質元素而降低材料性能特別是導電性能，同時由于球磨時間過長而導致生產效率低下。