Cu-Si合金粉末的選擇性氮化工藝研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)于要求高導(dǎo)電，高導(dǎo)熱，高強(qiáng)度的技術(shù)指標(biāo)越來(lái)越高，普通的 Cu合金已不能滿足需求。以第二相顆粒彌散強(qiáng)化的銅基復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性與純銅相近，而且還有良好的抗電弧浸蝕和抗磨損能力，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。本課題旨在采用Cu-Si合金粉末選擇性氮化的工藝制備Si3N4/Cu復(fù)合材料。首先應(yīng)用水霧化法制得Cu-Si合金粉末，同時(shí)對(duì)Cu-Si合金粉末的選擇性氮化熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行理論研究，在高溫條件下對(duì)合

2、金粉末進(jìn)行氮化處理，通過(guò)控制工藝條件來(lái)尋求最佳的氮化工藝參數(shù)。著重討論了氮化溫度、氮化時(shí)間對(duì)粉體的氮化率、形貌等的影響。然后再對(duì)不同氮化工藝下處理過(guò)的粉末在優(yōu)化的燒結(jié)參數(shù)下進(jìn)行SPS熱壓燒結(jié)成型。研究了不同氮化參數(shù)對(duì)成型材料硬度、導(dǎo)電率和微觀組織的影響。
　　選擇性氮化需要嚴(yán)格控制氧分壓，因此采用95％N2+5%H2作為氮化介質(zhì)；顆粒半徑R及Si濃度一定的情況下，溫度是決定氮化時(shí)間的主要控制參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：粉末中 N含量隨著氮

3、化溫度的升高和氮化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。在1000℃氮化60h和90h時(shí)，氮含量明顯提高；Cu的衍射峰整體向大角度出現(xiàn)明顯偏移，同時(shí)晶格常數(shù)變小，表明Si從C u基體中脫溶，與N反應(yīng)生成Si3N4；利用萃取法研究了選擇性氮化產(chǎn)物及其晶體結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的增強(qiáng)體以?-Si3N4為主。隨著氮化溫度的升高和氮化時(shí)間的延長(zhǎng)，材料的電導(dǎo)率和硬度逐步上升，但是過(guò)長(zhǎng)的氮化時(shí)間不利于材料硬度的改善。本課題中，1000℃×90h氮化條件下試樣的致密度為99.4