Cu-Al合金薄板内氧化微观组织分析

摘要

Cu-Al2O3复合材料是一种具有优良的导电能力、导热能力、高温抗软化能力和加工延展性等优良性能的氧化物颗粒增强铜基复合材料。Cu-Al2O3复合材料的常用制备方法是内氧化法。内氧化法有粉末内氧化法和薄板内氧化法两种，人们在 Cu-Al合金采用粉末内氧化法制备的 Cu-Al2O3复合材料的析出相 Al2O3颗粒晶体类型及分布等方面有较多研究，而在Cu-Al合金采用薄板内氧化法制备的 Cu-Al2O3复合材料的析出相 Al2O3颗粒是否有多种晶体类型、在薄板不同深度的分布情况以及薄板复合材料重熔后Al2O3颗粒晶体类型方面研究较少。
　　本文以 Cu-Al合金为原料采用薄板内氧化法制备 Cu-Al2O3复合材料，并采用萃取富集法提取表面经过不同程度酸洗腐蚀后除去了不同厚度的 Cu-Al2O3薄板复合材料的析出物。对Cu-Al合金以不同Al含量相同内氧化时间和相同Al含量不同内氧化时间为条件制备的 Cu-Al2O3薄板复合材料进行微观组织、内氧化层深度和不同深度处硬度进行观察和测量，并对萃取富集法提取的不同内氧化层深度处的析出物进行成分分析和晶体类型分析。分析了 Al含量和内氧化时间对以 Cu-Al合金为原料采用薄板内氧化法制备的 Cu-Al2O3薄板复合材料的微观组织、内氧化层深度和不同内氧化层深度处硬度的影响，研究了萃取富集法提取表面经过不同程度酸洗腐蚀后除去了不同厚度的 Cu-Al2O3薄板复合材料析出物的晶体类型、薄板不同内氧化层深处 Al2O3颗粒的粒径和粒距以及 Al2O3颗粒与Cu基体的界面关系。结果表明：以 Cu-Al合金为原料采用薄板内氧化法制备的Cu-Al2O3薄板复合材料内氧化层表层晶粒粒径比内部晶粒粒径小。在相同的 Al含量的情况下，随着内氧化时间的延长，薄板表层晶粒变化不大，而内部晶粒变化较大变得粗大，内氧化层深度变深，且内氧化层深度的增加速率减缓；在相同的内氧化时间的情况下，随着 Al含量的增加，Cu-Al2O3复合材料薄板表层晶粒粒径变得更加细小，内氧化层深度变浅。薄板表面硬度明显比内部高，沿氧化层深方向，从表面到内部硬度降低，在未氧化区，薄板硬度差别不大。薄板内氧化层Cu基体中弥散分布有大量、粒径为纳米级的γ-Al2O3相，并含有α-Al2O3和θ-Al2O3相；薄板内氧化层表层的Al2O3颗粒粒径约为6~30 nm，颗粒之间的粒距约为10~20 nm；Cu-Al2O3薄板复合材料沿内氧化层深方向从表层到内部，Al2O3颗粒粒径减小，颗粒之间的粒距变大，α-Al2O3和θ-Al2O3相减少。γ-Al2O3相在薄板内氧化层表层跟Cu基体呈现共格关系。
　　Cu-Al2O3薄板复合材料重熔后，Al2O3颗粒析出物发生了明显团聚并出现了上浮现象；与Cu-Al2O3薄板复合材料相比，α-Al2O3相增多。

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第1章 绪论

1.1 内氧化法

1.2 颗粒增强相弥散强化铜基复合材料

1.3 Cu-Al2O3复合材料研究进展

1.4 Al2O3的基本结构

1.5 本课题研究目的和研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验方案

2.2 试验原材料

2.3 Cu-Al2O3薄板复合材料的制备

2.4 Al2O3析出相萃取

2.5 Cu-Al2O3薄板复合材料重熔

2.6 微观组织观察和性能测试

第3章 薄板内氧化法制备Cu-Al2O3复合材料的组织性能

3.1 引言

3.2 薄板内氧化法制备Cu-Al2O3薄板复合材料组织性能分析

3.3 Cu-Al2O3薄板复合材料萃取物Al2O3晶型分析

3.4 小结

第4章 Cu-Al2O3薄板复合材料重熔后组织性能

4.1 引言

4.2 Cu-Al2O3复合材料重熔后所得棒材表面析出物

4.3 Cu-Al2O3薄板复合材料重熔所得棒材金相组织

4.4 Cu-Al2O3薄板复合材料重熔所得棒材力学性能

4.5 结论

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果