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《哈尔滨工业大学》 2010年
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金属元素掺杂对氧化铝弥散强化铜力学性能的影响研究

肖勇  
【摘要】:弥散强化铜(DSC)是一种广泛应用于汽车和电子行业的高强高导铜合金材料。正确理解陶瓷和铜基体界面的界面化学和杂质偏聚对设计和制备高性能纳米弥散相强化铜具有主要意义。本文首先利用第一性原理电子密度泛函方法计算了Cu/Al2O3界面的微观结构和结合强度,计算表明,相比于Cu或Al2O3的强度,Cu(111)层间和Al2O3 (0001)层间的脱粘功分别为2.4~2.5和3.6~4.6 J/m2。相比较,Cu/A2O3界面的结合强度很低,其界面脱粘功为0.7~0.8 J/m2,只相当于Cu基体的三分之一,因此有可能成为弥散铜合金的主要裂纹来源。以此为基础,在氩气保护条件下使用高能球磨方法,本文系统地实验研究了有可能在Al2O3/Cu基体界面形成杂质偏聚的Ag、Ni、Zr、Hf和Ti等合金掺杂元素对Cu-1.2wt% Al2O3弥散强化铜性能的影响。XRD结果表明高能球磨能有效地固溶Al2O3弥散相到铜基体中。球磨后的粉末样品在700Mp压力冷压成型后分别在860oC,900oC,940oC和980oC中烧结2.5h,随后又通过1200MPa冷压来提高其密度并测试样品的硬度。 结果表明,一定量的Ag元素掺杂能显著地提高样品的维氏硬度,Ni和Hf元素掺杂对改善样品维氏硬度也有一定帮助,Zr元素掺杂略微降低了样品的维氏硬度。 通过SEM表征发现,一定量的Ag掺杂能抑制样品烧结过程中氧化铝弥散颗粒的长大,从而起到细化氧化铝颗粒粒径的作用,最终改善弥散强化铜的强度。可以肯定,Al2O3颗粒粒径的减小是与Ag元素在界面中的偏聚从而导致Cu/Al2O3界面性能的改善紧密相关。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG146.11

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【引证文献】
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1 刘金朋;Al_2O_3弥散强化铜陶瓷金属界面对其性能影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
【参考文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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