(TiB2+Al2O3)增强铜基复合材料的研究

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材料工程/ o 2年 7期 20

( B+ A1 增强铜基复合材料的研究 Ti 2 3 2 ) 0St d e n ( B2 A1O 3 Re n o c d Co p r b s d Co u iso Ti+ 2 ) i f r e p e— a e mp s t o ie董仕节，史耀武：,雷永平。,Y.Zh u o。

( 1湖北汽车工业学院材料系，十堰 4 2 0; 2北京工业大学材料学院，北京 1 0 2 402 0 0 2;3 D c . ofM e ha c lE ng ne rng,U ni e s t a e l pt c nia i ei v r iy ofW t roo,O n aro,Can da, N 2 G 1 t i a 13 )

DONG h—i S o wu S ij, HIYa—,IEIYo g p n,Y.Zh u e n— ig o。( e t o a e i l 1 D p . f M t ra s Eng ne r n,H ub iA u om obie I dus r a n tt t i eig e t l n t i lI s i u e. Shi an 44 02, Chi y 20 na; 2 De . a e i s E n ne rng, Sc olOf M at r a s S i nc pt OfM t ral gi e i ho e i l c e e

a d En i e rn n g n e i g,B i n l tc n c Un v r iy,Bejn 0 0 2 ej g Po y e h i i ie st i g 1 0 2,Ch n; i i a3 De . e h ni a pt of M c a c lEngi e r ng,U ni e st f W a e l o, O nt ro, Ca ad n ei v r iy o t ro ai n a)

摘要：研究了 Cu AITi zBz—— O O粉末在机械合金化和随后的烧结过程中结构的变化。结果表明 .Cu AITi一：——— O:B O。粉末通过机械合金化可以形成 Cu (、B)及 AlO。和少量的 Ti。粉末，AlO是通过机械合金化过程中的自维持 Ti Cu

反应形成的。用 C,, Oz B O采 u AI Ti和。作为原料，过机械合金化和随后的加压烧结，以制备性能较好的 ( B通可 Ti+ AlO增强铜基复合材料。 ) 2 关键词：复合材料；铜合

金；机械合金化；自维持反应中图分类号：TG4 1 3文献标识码：A文章编号： 1 14 8 (0 2 0—0 60∞—3 1 2 0 ) 70 0— 6

A b t a t: he s r t e c nge fC u A 1T i 2 B2 3po d r r ng m e ha c loy ng an i e— sr c T t uc ha ur s o —一 O一 O w e s du i c niala l i d s nt r i bs qu nty w e e i e tga e ng su e e l r nv s i t d. T he r s t nd c t ha u (, T i e uls i i a e t tC B ), A 1O a ite T i u3 3 nd a lt l C 2 pow de s a be or e i C u— 1 T i 2B2 3 r c n f m d n A一 O一 O po de s h ou m e ha c l lo n, t A 1O 3 s w r t r gh c ni a a l yi g he i 2 f m e by l al e fs t n d e c i durng or d a oc s l— us ai e r a ton i m e han c l loy ng. T he c i a a l i du— alpha e e nf c d s r i or e c om p ie Cu一 ( i+ A 1O os t T B2 3 2 ), w ih a g od pr t o ope te r i s,c n be s a ynt e i e h ou oc s e fm e h s z d t r gh pr e s s o — c ni a loyi g a i e i ih t a m a e i l u, A 1 T i 2 ha c la l n nd s nt r ng w t he r w t r a s ofC, O,an O d B2 3. Ke y wor ds: c om post ie; c pe lo op r a l y; m e ha c lalo ng; s l— u t ni g r a to c ni a l yi e f s s ai n e c i n

铜及其铜合金被广泛应用在要求具有高导电和高导热的工作环境中，当工作温度超过铜合金的软但化温度时，合金将由于软化而导致强度和蠕变抗力铜下降而失效。常用的析出强化型铜合金 (铜铬合如金和铜锆合金 )软化

温度只有 5 0C左右，而其工其 0因作温度不能高于其软化温度，因而需要研究一种导电率高于 7%I O ACS ( n e n to a An e ld Co p r I t r a in l n ae p e

原位生成是较理想的方法。由于单质 B的价格较贵， 采用廉价的 B O3 Ti以及 C 和 O u,A1原料来生产为 ( B+ A1 )颗粒增强铜基复合材料是一个值得探 Ti。。 O。讨的途径。本研究主要是探讨采用廉价的 B O。和。 Ti以及 Cu O:,A1原料来制备 ( B+ A1 )颗粒为 Ti。 O。增强铜基复合材料的可能。

S a d r )和软化温度在 5 0C以上的铜合金，能满 tn a d 0足这种要求的铜合金主要是颗粒增强铜基复合材料M M Cs ( e a— a rx Co o ie )由于 Ti是具 M t lM ti mp st s。 B2

l试验方法将纯度为 9 . 的铜粉 ( 1 0￣ 99< 5/ m), 9 9的铝 9 .粉 ( 1 0￣ ) 9 . 的 Ti粉 ( 1 O 1, 9 4< 5/ m, 99 O2< 5 n ) 9 . 的 B: O。粉 ( 1 0 m),按铜粉：铝粉：Ti< 5/￣ O2粉： Bz) (。粉为 9 . 6 4:1 3 . 5:1 2:1 0 (量比 )进行混 . .5质

有高导电率和高熔点的金属间化合物，得 Ti:强使 B增铜基复合材料具有较高的电导率和高的软化温度 ( 0 90 C左右 ),因而有关 Ti:强铜基复合材料的研 B增究是铜基复合材料研究领域的一个热点[ j 2。由于 Ti 和 B的亲和力很大，用一般的铸造和粉末冶金技术采制造的此类复合材料由于 Ti偏析较大而且呈树枝 B状晶分布，使 Ti:强铜基复合材料达不到预期的 B增性能。为了减少 Ti B:偏析和细化 Ti的颗粒，采用 B

合，T,B,Al混合的原则是能完全进行下列化学反 i应所需的的原子比。3 i 2 3 O+ 1 T O+ B2 3 0A 1 A 1( 3 3 i 一 7)+ T B2 ( 1)

将混合好的粉末放人球磨机的料简中，球磨之前，先将料筒抽成真空，再充入 9 . 9的高纯氩气， 9 9

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( B: AIOs增强铜基复合材料的研究 Ti+: )

7

然后再抽成真空，充入高纯氩气，样反复五次，再这以充分提高料筒中氩气的纯度，然后在充有高纯氩气的罐中进行球磨。.

-Cu—A I

. O: Ti

-。 2 s 2 TC B O:￣= i m AI

h u l二三棚 .?一—: 一， .一~——一 .,一 .

::一

球磨是在自制的球磨机上进行，球磨机转速为 3 0r mi,球料比为 2 3/ n 5:1球磨过程中每隔一段时。间取出少量的粉末进行分析，析的内容包括 X射线分衍射、扫描电镜观察、差热分析等。 X射线衍射 ( XRD)分析采用的是 D/ x B型粉晶衍射仪，利用 ma 3 Cu K口辐射 (一 0 1 4 8 m ) . 5 1 n、Ni波，扫描速度为滤1/ n,利用 J。 mi SM一 5 3 CF扫描电子显微镜 ( EM )观 S—

人一~

、 1 21。Ih g24h——

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一

2O

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5 O

6 O

7 O

2/。) (

图 l C—— OzB Oa粉末在球磨 u AITi— 2

察颗粒在球磨过程中的形貌变化。采用 C RY一 2型差热分析仪对粉末进行差热分析，热速度为 5C/ n加 mi,采用氩气保护。 此外对球磨 2 h后的 Cu A1Ti一 O。粉末进 4—一 O:B:

过程中的 X射线衍射谱Fi 1 X— a f r c i n pa t r g. r y dif a to te n ofCu—— Oa Ti AI Bz O: po wd r r n al miln e s du i g b l l g i

行加压烧结，烧结工艺为：结温度为 8 0C,结其烧 9烧压力为 5 MP 0 a,保温和加压时间为 2 5 . h。并对烧结成

后，Al,Ti 1 B (。衍射峰基本消失，只有 Al, 0:的， )。 0。 Cu峰存在，且随球磨的进行 C的衍射峰继续宽化并 u和向低角度移动，伴有 Ti。峰出现，明在 6并 Cu的说~ 1 h的球磨中发生了 B 0。 2:,Ti与 Al反应，生

成 0。的了 Al,B,Ti: O。,且生成的 B,在随后的机械合金 Ti化作用下固溶于 Cu中，致 Cu的衍射峰继续宽化且导向低角度移动，并且生成了少量的 Ti。 Cu。

品进行金相、谱分析和性能测试，相试样采用 F—能金 eCl。酒精溶液进行腐蚀。

2试验结果2 1机械合金化过程中 XRD分析结果 .图 1是 Cu A1 O。B O。末在机械合金化过—一 Ti一：粉程中的 X射线衍射谱。从图 1可知，随着球磨的进 行， u A1衍射峰有所宽化，且有所下降。 1 h C,的并至 2

2 2机械合金化过程中粉末的电镜观察 .图 2是 Cu Al O::粉末在球磨过程中的—— Ti一 0。 B扫描电镜照片，在球磨刚开始时，球磨的颗粒呈复合颗粒 ( 2 )随着球磨的进行，颗粒呈减小的趋势图 a,

图 2 C—— O2B O3粉末在球磨过程中的扫描电镜照片 u AITi .:Fi 2 SEM c o ap s o — IBz一 O zp wde s d i g b l mil g g. mi r gr h fCu A— 03 Ti o r urn a l li n

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( 2 C,当球磨进行到 2 h时，粒的尺寸大约为图 b、 ) 4颗 1 O个微米级 ( 2。图 3是 Cu AITi一 O。粉末图 d)—— O:B。

差热分析曲线，球磨前，有 AI、 O。粉和 Ti未只粉 B2 O

粉在差热分析中的变化特征曲线，在 AI熔化后在粉 8 0C左右有一个放热反应，此放热反应为 4+ 5 AI3 O2 2 十 3 Ti— AIO3 Ti反应和 2十 B2一 AI十 2 2 AI O。: 03 B

在球磨过程中单颗粒的扫描电镜照片，从图 3可以看出，在球磨 6 h时 Cu粉与 AI粉以及 B。 O。粉和 Ti O:

粉经过反复的变形、焊合，形成了一个复合颗粒，复合颗粒的内部形成了层状精细结构，即 Cu粉与 Cu( AI B:,Ti )粉之间在一个颗粒中呈交替排或， O。 O。

反应的综合表现]球磨 6。 h后，未球磨前差热分析同曲线基本一样，放

热反应移至 7 O 7 0C,此放热但 O~ 9反应也为上述两个反应的表现；磨至 1 h差热分析球 2,曲线上已经没有了 AI,Ti O:和 B: O。的变化特征，说明在此前的球磨中已经发生了 Ti,B: O: O。与 AI的放

列分布。经过 2 h的球磨后复合颗粒截面上的层状结 4构已无法分辨，可知具有更细的层状精细结构；在更高倍电子显微镜下观察颗粒的形貌还可以发现，此时

热反应，和 X射线检测结果相同， 2 O 4 0C范这在 1~ 8围内的放热反应是生成 Ti。的反应；继续球磨至 Cu 2 h后，出现了两个放热反应，低温放热反应是生成 4

的颗粒实际上是由一些直径更小的次级颗粒团聚而成的。

2 3差热分析 .图 4是 Cu AtTi一 O。粉末在球磨过程中的—— O B。

Ti u的反应，高温放热反应是固溶在 a C中的 Ti C。—u与 B原位生成 Ti的反应。 B

图 3 C—一 t￣B O3粉末在球磨过程中单颗粒的扫描电镜照片 u AI FO. z 一Fi 3 SEM i r g a s ofs n l o g m c o r ph i g e p wde — IB2 3 Ti rofCu A— 0一 O:p owd r rng b l m il g e s du i a l li n

放热反应是生成 Ti B:的反应，即烧结后得到了 ( B。 Ti

+ AI )增强铜基复合材料。烧结后 Cu的衍射峰基 z Os本没有宽化并且恢复到原来的位置，说明固溶在 Cu 中的 B, Ti本析出。基 1‘

● Cu Ti 2 B 。 AI 2 03,.

T m p rt r/ e e a u e℃

图 4 C—— OzB O3末在球磨过程中的差热分析曲线 u AITi— 2粉Fi 4 DSC u v s ofCu—— O3 Ti 2 g. c re AI B2一 O.

po wd r u i g b l miln e s d r n a l li g

^ - ———^ _3 0 4 0 5 0

—

互7 0

2 0

6 O

2,。) (

2 4相分析 .图 5是 C—— O:B O3粉末球磨 2 h后烧结 u AI Ti一 2 4

的 X射线衍射谱。比图 5和图 1可以看出，磨 2 h对球 4后的粉末只有 Cu,AI和 Ti u O。 C。的衍射峰，烧结后的试样少了 Ti u的衍射峰、而多了 Ti的衍射峰， C。 B说明在烧结时原位生成了 Ti,也证明图 4中高温的 B:圈 5 C—— O2B 03末球磨 u AI Ti一 2粉

2 h后烧结的 X射线衍射谱 4Fi S X a i fa to a t r fCu A IB2一 O ! g. r y d fr c i n p t e n o —— O3 Ti p wde s n e e f e a lm i i g f r 2 h o l i t r d a t r b l s l n o 4 l

图 6是 ( B+ AI )强铜基复合材料金相试 Ti z O。增

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( B: rAIO。)强铜基复合材料的研究 Ti一：增

9

样的扫描电镜照片及 R,O,Cu,Al,Ti元素的面扫

反应的典型特征。可以认为 Al是通过下列机制形 O。成的：初期约 6 h左右的球磨为 AlO。的形成创造了。充分条件，随后 6 1 h的球磨，Cu A1Ti一 O。复~ 2—一 O。B。合粉之间以及复合粉与球之间的碰撞点燃了生成 AlO。的反应，反应一旦开始，即产生一定的热量，由：于生成热量的速度大大超过热量向周围环境扩散的速度 .因此，导致局部粉末的温度急剧上升，甚至达到了 AlO。的熔点。在这样高的温度下，燃烧波迅速 向复合粉反应区的周围推进，但推进的范围很小，直至局部人l: O。完全生成，这一过程与一般的自蔓延反应极为相似。…

描，可以看出，复合材料晶粒细小，颗粒均匀分布。 Al )颗粒与 Ti颗粒并无偏聚现象，且是均匀分：。 ( B:并布的。 ( B+ A1 )增强铜基复合材料拉伸试样的 Ti 1 O。

断口扫描照片 ( 7罔 j表明，复合材料的断裂基本呈该韧窝状。高倍断口形貌分析发现有些韧窝内有颗粒存在 .说明断裂发生的形核机制是颗粒与基体的分离。

般而言，球磨的碰撞导致粉末温度上升，球磨

罐中的平均温升只有 4 0

5 3 _在这样的温度 5~ 7 Kl 7,下。在短时问内完成 Al: O。的合成是不可能的。因此， 反应时的温度一定相当高，这一点已经通过计算得到了证实。图6 ( B! AI )增强铜基复合材料的 Ti+ ! O3

3 2机械合金化过程中反应的热力学与动力学分析 . 3 2 1热力学分析 ..

扫描电镜照片及 B.O .Cu AI Ti索的面扫描 . .元Fi, SEM c o a h a d t e c r e p nd n g 6 mi r gr p n h o r s o i g B, ( . Cu. AIa d id— pp n m a e of ) n F ot ma i g i g ( B2t A I03一 o p s t Ti - 2 ) Cu c m o i e

在 C—— O:。粉末的球磨过程中，各物质 u Al Ti一 O。 B之间能产生的反应除了有( )式和 ( )式。 2 34 l 3 i一 2 十3 A十 T O AlO。 Ti ( 2) ( 3) 2 l B。 A lO。 2 A十 O一 2十 B

( )式外，还有下列反应 1

25 .

( I 2 Al )/ u的性能 ' B F 2 03 C含 3 6 (量分数 )(:十Ti:铜基复合材 .质 A1 O。 B)

由于金属氧化物的标准生成自由能分别为 l: _ g“AlO3△ G。一一 1 7 4 4 2 9 2T J m o !: 15 5十 0 . / l B2:△ G。一一 8 8 9 O3 3 8 2十 1 7 7T J mo 6 ./ l Ti 2△ G。一一 9 1 0十 1 9 8T J mo O: 400 7 ./ l Cu O:△ G。一一 3 4 2十 1 4 7 2 370 4 . 7T J m o/ l

料的密度为纯铜密度的 9 . ,硬度 ( 52 HV )为 1 2, 8

导电率为 6 I CS其软化温度大于 9 0C。 9 A, 0

3分析与讨论3 1机械合金化中的反应概要 .试验结果表明，Cu A1Ti一 —一 O B O。粉末在初始大

从自由能的表达式可以看出， AlO。的标准生成 :自由能最低， O。的标准生成自由能次低， O。的标 Ti B。准生成自由能次高， 的标准生成自由能最高。因 Cu O

而在有氢气保护的情况下， B O

。 ,Ti不可能被 Cu O。还原，只有 B:,Ti O。 O被 Al原，Al自己被氧化成还为 Al。此外，系统中还有可能生成 Ti。和 Ti。。 O。 Cu B: 3 2 2动力学分析 ..

机械合金化中自维持反应的点燃与普通自蔓延反应的点燃有很大的差别， M a等人 l¨出反应组元 _提 1

的颗粒尺寸是控制反应的关键因素，因为颗粒尺寸越小，它们的接触越紧密，反应过程中的速度也大大加图 7 ( B+Al )增强铜基 Ti 2 2 O3

快。一旦颗粒的尺寸细化到某一尺寸 (这一尺寸为称机械合金化中自维持反应的 l临界尺寸 )反应就会进，行。类似地，确实在普通的自蔓延高温合成反应中发现，反应的推动力与颗粒之间的有效接触面积有关， 颗粒直径减小，接触面积增大，燃烧温度越高，燃烧

复合材料的断口扫描电镜照片Fi .7 SEM c o a h off a t r g mi r gr p r c u e of( B2 A1O s一 omp ie Ti+ 2 . ) Cu c ost

约 6 h这一球磨阶段，没有发现 AlO:,而在约 6 1 h~ 2

波蔓延速度越快，之，粒尺寸增大到一定的程度，反颗 会使燃烧方式由稳定的燃烧方式变成非稳定的螺旋

球磨，致了 Al的形成， 的形成具有自维持导。 0。 Al 0。

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1 O

材料工程/ 0 2年 7期 20

燃烧方式。S h fe c a f r等人[2通过研究 Cu与 Al机 1 3 O在械合金化中自维持反应后发现，由于晶粒细化增加了反应的界面面积，晶粒细化是导致反应的点燃温度下

的能量无法越过这一势垒，反应不能进行，经过一段

时间球磨，于合金粉与 Ti颗粒和 B (。粒的交处 O。)颗界处发生一 ( ),( T 4 )式的变化，Cu ( ) ( O! A1 Ti )和 Cu( )( O。 A1 B! )的形成，然没有真正发生铝热反应，虽 但为发生 ( )式和 ( )式的反应创造了条件，使发 6 7

降的原因。在本实验中，随机械合金化的进行，nCu—的晶粒和粉末的颗粒都有

不同程度的细化 ( 2)[,图 8 3并且 Cu AlB!一 O。系列粉末在 1 h左右发生了—— O。Ti 2

生铝热反应所需的激活能降为 E:E< E )。由于 E: (: 较低，在机械合金化的撞击下能很容易地越过 E。这一

Al原 T O!?的铝热反应，且大大低于同类反还 i,B O。应的理论绝热温度，从而证实了自维持反应点燃温度

势垒，这样自维持反应就发生了，所以在 Cu Al——

的降低是细颗粒和细化晶粒起了一定作用。 前面的实验结果表明，在球磨初期， C, Al和 uTi及 B:呈片状，后它们逐渐形成复合颗粒， O: O。然且

Ti一：系统中的自维持反应需要一个孕育期。孕 O:B O。育期的作用是为自维持反应生成 Al: O创造条件。

Al:的自维持反应是由机械合金化过程中的局部温 O。升激发的，而且随着机械合金化时间的延长，体系储

精细结构保持层片状 ( 3,随着球磨过程的进行，图 )Cu粉， Al粉，Ti O。粉，B: O。粉经过反复变形、断裂，

存的能量增加，应激活能 E。降，而导致了发生反下因自维持反应的点燃温度下降，以在差热分析曲线中所发生铝热反应对应的温度随机械合金化时间的延长而下降 ( 4。一过程可以形象地表示在图 8中，图 )这图 8 ( )代表自维持反应的点燃温度，随球磨时间的延 a长 .呈下降的趋势，图 8 ( )代表球磨过程中的局部 b温度，温度随机械合金化的进行，上升的趋势 L,此呈 1 当两条曲线产生交汇时，即发生了反应 ( )和 ( ) 6 7。

它们之间的混合越来越均匀，末之间产生了大量的粉位错，积累了大量的晶界能，为原子的扩散创造了有

利的条件。 1显示球磨 6后 Cu Al减弱并且图 h,峰有所宽化，说明发生 Al固溶于 Cu或 Cu固溶于 Al 中，此时的复合颗粒中为 Cu ( )层与 Cu ( )层 A1 A1

或 Al Cu ( )层之间有 Ti或 B (。,在继续球磨过 O。:层 )程中，会发生以下的重要变化，即：

C u ( 1+ T i, Cu ( 1 ( i A ) O一 A ) T O ) ( 4)

Cu ( 1+ B一 Cu ( ) ( O ) A ) O A1 B,

( 5)

由于复合颗粒中的位错密度很高，储存的能量较高，原子的扩散较容易口，在 Cu ( )层或 Al A1 ( )中有 Al向靠近 Ti层或 B。层的交界处扩 Cu层 O。 O。散，在 Ti O:或 B O。中有氧原子向靠近 Cu( )层 层 A1或 Al( Cu)层的交界处扩散，扩散的结果是在交界面

附近 C ( )层或 Al( )层中有富 Al存在 .在 u A1 Cu层交界面附近的 Ti或 B O。中有富 O层存在，界 O。。层交面附近的富 Al和富 O层在机械合金化的撞击下点层燃了局部生成 Al O。的自维持反应并生成了一层 AlO。即发生下列变化：:,Cu ( ) ( O )一 Cu ( ) ( 1O A1 Ti Ti A 2 )Cu ( 1 ( O。一 Cu ( A ) B ) B) ( lO。 A )图 8球磨中自维持反应点燃温度变化的示意图t ) a,

点燃温度； ( )球磨过程中的局部温度 b

Fi 8 Sc e g. h ma i f i ii n t m p r t e f r tc o gn to e e a ur o

() 6( 7)

s l— o a a i g r a to urn a l mil g e f pr p g tn e c i n d i g b l li n ()I a gnii emp r t e; t on t e a ur

上述变化的发生实质是在局部发生了 ( )和 2 ( )式的铝热反应，生成的 Al层在机械碰撞作用 3: 0。下自动裂开并分散于铜粉中，Cu ( )或 Al( )再 A1 Cu

( ) Lo a e e a ur urn a lm il g b c lt mp r t e d i g b l li n

机械合金化过程中磨球与磨球之间的碰撞点很多，到达自维持反应的点燃温度的位置也很多，所以产生自 维持反应的位置也很多。当 ( ) 7 6,( )式反应被点燃，该反应放出的大量热量使球磨局部的自维持反应引发。由于生成的 Ti激活能为 5 9 J mo,远大于 B 3 k/ l1 L 发生反应 ( )和反应 ( )

的激活能 (应 ( )的激 2 3反 2活能为 5 . 4 J mo,反应 ( )的激活能为 9 . k/ 6 9 k/ l 3 8 8 J

次与未反应的 Ti或 B 0。成层片状，反应过程重 O 形新进行，直到反应完毕，致使 Ti或 B O。原成单 0。。还质 T和 B,单质的 Ti B在随后的机械合金化作用 i和下固溶于 Cu中。

为什么在 Cu AlTi一：—— O。B O。系统中的铝热反应需要一个孕育期？在铝热反应后没有发生 Ti的反 B应呢？这都可以从能量的角度来解释。

mo )L,所以球磨过程和上述的铝热反应不能激活 1 5‘生成 Ti:反应，因而在 2 h机械合金化后没有形 B的 4成 Ti。 B。在以后的烧结过程中，粉末 Cu (,B)+ Ti

由于初始的、未球磨的 Cu AlTi一。系统中—— o。B o。 铝热反应的激活能很高，值用 E示，磨中碰撞其表球

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( B Ti?+ AIO )强铜基复合材料的研究：增沙：中南工业大学博士学位论文 .1 9 . 94

11

Ti。 AlO。发生了 B和 Ti的原位反应生成了 Cu+

Ti B,有关 Cu (, Ti B)和 T Cu生成 Ti 2的机理资 i 3 B料已经进行了较深入的研究。 33 . ( i: AI / u性能分析 TB+: ) C O从图 6的元素的面分析结果，可以看出试验所得到的 ( B+ Al )增强铜基复合材料晶粒细小， Ti:。 O。八l(。颗粒与 Ti?) B。颗粒相互之间呈弥散分布，有偏没聚产生。由于此时的增强相是原位生成的，与基体之间的结合较好，从断口形貌 ( 7可以看出。断裂图 )的韧窝处有撕裂棱存在，就说明了这点。 正是由于增强相 ( B+ AlO。 Ti )具有较高的弹性模量，较高的熔点以及较高的硬度和强度，并且增强

[] 6

董仕节 .雷永平 .史耀武 .原位生成 Ti C B/ u复合材料的研究 z

[] .西安交通大学学报 .2 0 J 0 0,3 ( ) 6— 7 . 4 5: 9 4a s f r n a g i [] JEc e t c l

ndE le s e n 7 k r .L S hu za Hel r t r .Gl s—o m ig r n n mec a i a l lo e — nd t e i f u n e o h l n n e s t h n c l a l y d NiZr a h n l e c ft e mil g i t n iy y i

[] J un l f pid P y i .1 9 .6 ( ) 3 2 J o ra o Ap l h sc e s 9 8 4 6: 2 4—3 2 . 28 B D].西安[]董仕节 .点焊电极用 Ti2增强铜基复合材料的研究[ 8交通大学博士学位论文，l9 .5 99 .

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i n e f e fs t ie —[ 1 E M a ga n Cr nor 1] .JPa na dG a f d.Evde c ors l— usan d mos z f r a i n d i g r o—emp r t e hi— n r a lmil i o m to urn o m t e a ur gh e e gy b l l ng i

o lme tl o es[] o ra fMaeil Ree rh. 9 6 f e na p wd r J .J un l tr s s ac 1 9 . e o a8 ( 8): l 3一 l 4 8 6 8 4.

相与颗粒之间结合较好，它能阻碍塑性变形时位错的移动，因而提高了复合材料的硬度，它还能阻碍高温[ 2 1]

G h f e nd P G c o m ik. An B Sc a[ r a M c r c oma o s c mbus i n e— lu o to f

时复合材料的再结晶，提高其软化温度，使 ( B+ TiAl )增强铜基复合材料具有较好的性能。: O。

fcsd r gmeh nclalyn[] . tl r i lTrn a— et ui c a i l ig J Meal gc a sc n a o u ato i n. 1 l 2 A ( 2) 3 9 3 4 99、 2 1: 01 - 02 .

Ch z T u e u.JY a I e i f in d rn h or Hu t n

trdfuso u ig t e f—[ 3 R ul.M r d a 1]

4结论 ( ) C u A lT i 2 B2_ 1—— O一 ( 3体 )

ma o f mo p o saly yme h na alyn J .P y ia i r no a rh u l sb c a il l ig[] h s l o o cRe iw t e s.1 8 ve Le t r 9.62 ( 4): 2 9 3 28 9 2 84 - 2 .

系的粉末通过机械合金

M L i c a i l ig[ aao o d n: u r[ 4 L Lu . 0 a.M eh ncl l yn M].L n o Klwe 1]A c d mi bl h r a e c Pu i e s.1 9 s 8 9

Al O。和少量的 Ti。 Cu粉化可以形成 Cu (,B)及： Ti

[] 1 5

J B Hol. D Kigma n G a c n— Ki tc ft e t D n nad M Bin hii neis o h

末。 ! Al O。是通过机械合金过程中的自维持反应形化成的。

c mb sins nh ss f B[] Maeil S i c n g— o u t y te io J o Ti2 tr s c n ea dEn i a en e ig.1 9 e rn 5. 7 9 l: 3 l 32 . 2一 7

( )Al )形成分为两步：先，在孕育期内， 2 !。的 (首Cu ( )或 Al( A1 Cu)与 Ti O:或 B O。形成复合颗粒， 收稿日期：2 0— 8 2; 0 1 0— 3修订日期：2 0— 4 l 0 20一 0

作者简介：董仕节 ( 9 5 ) 1 6一 .男，博士 .副教授 .从事材料科学及材料加工专业 .联系地址：湖北省十堰市湖北汽车工业学院 (402。 4 2 0 )

在界面处，它们在某种程度上已结合成为 C ( ) u A1 ( O!或 C ( ) (。 )其次，界面处的过渡态 Ti ) u A1 B O。;Cu ( ) ( O2或 Cu ( ) ( O。受到球磨产生 A1 Ti ) A1 B2 )的热量激发，生成了 Cu ( ) ( )或 Cu ( Ti AI O B)

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(接第 5页 )上参考文献[] W hp l F Mee r e n p c

rv lJ Asrn mia .o r 1 ipe L. to i sa ds aeta e[] t to o c 1J u—n 11 47. 5 a 9 2: 1 7. 3

(: )放出大量的热量，点燃自维持反应。 Al O。, ( )采用 Ti或 B:和 Cu 3 O: O。,Al为原料，在作机械合金化和加压烧结的工艺下，可以制备性能较好的 ( B+ Al )增强铜基复合材料。 Ti ! O。[] 2

W ho b g Pr e tn p c c a ta i s r t ld brs i— P Sc n er . ot c i g s a e r f gan t o bia e i m

参考文献[] 1A r s nt ou.G ba c o Pr du to f c pp r ma rx c m— Ch y a h Er c i . o c in o o e— ti o

pc a g sn o o i tr l J atd ma eu igc mp st maei s[].C mp s e 0 0 e a o o i s2 0 . tA 3l 8 9 8 .: 6— 78

p stsb l rc sig E3 .J un f trasS in e o i yi st po esn J e n u o r M o e i ce c . Ma l1 5 . 3 ( 4J: 6 39 63 4 99 0 2 3— 4 .

wr n e.R Si pe mo e o h ptmiai fs a d— f JA. m l d lf rt eo i z t on o tn o f[] La e c 3

h preo i at l s ils[].ItJI a t g.1 8 .5 y ev lct p ri e hed J y c n mp c En 7: 94一 5 1 jl 6 .

[] 2

C Bi e l. D s l i G M or i nd rs a N Ra da 1 M e h nia a l y ng of n l. c a c l lo i

h gh- t e gt o p r a l y on a ni g i r n h c p e lo s c t i n Ti nd s Bza AlO sdip r- z se

[] 4

Sc on e g W P. W a k r J. U s o h b r l e E e ofc mpo ie i m ut— l sts n liwa l

si at l J c r t tl r i tMaeil . 9 4 3 odp ri e].S i aMeal gc e tr i

1 9, 0 c s[ p u a aa( 0 1 ): 1 7 1 3 . 32— 3 2

s r c u e o p e e t p ro a i n b y e v l ct r j t e t u t r s t r v n e fr t y h p r eo i p oe i s o y cl

[].C mp st tut rs 9 .1:1—4 . J o o i S rcu e .1 1 9 5 o e 9[] 5Cor o lM rl M Ho C. ktA Th e a e St t u ton f r Pr s u e r e ph s a e Eq a i o e s r

[] 3

E a a Yu s .T o o a. La g. Ka s e n Pe z w. M i M r ok R a W A y s ra d G t o— c os r c u a ha g r t u t r lc n e ofCu p wd r rng - - TiB o e s du i me ha iala— c nc l

a dp rst d l[] .JAp l h s 9 2 4: 1 2 . n o oiymo e J p P y .1 7 . 3 6 6

lyn E] .Po e tl ry 9 2 2一 14 o ig J wd rMeal g .1 9 .1 o 2 . ug e e a u ec e p b h vo — i o i u[] Z Y Ma o g 4 .S C Tjn .Hi h t mp r t r re e a ir f n st

收稿日期：2 0— 8 0 0 1 0— 7;

修订日期：2 0— 5 1 0 20— 0

Ti2 at llt enoc dc p e—a e o o i J .Maei B ri uaerifre o p rb sdc mp st] p c e[ tr—as S in ea l c e c nd Eng n e i i e rng 2 0. A 2 4 ( - 2): 7 00 8 1 O一 7 6

作者简介：黎义 ( 9 0 ) 1 6一 .博士 .研究员 .从事航天功能复合材料技术的研究 .联系地址：北京 90 2 0信箱 7 3分箱 ( 0 0 6。 1 0 7 )

E] 5

胡文彬 ./ O2 ( c)白蔓延高温合成反应的研究[ .长 AlTi+ D]