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氧化物弥散强化铜合金兼具较高的强度、导电导热性能和良好的抗高温软化能力,是一种具有优良综合物理和力学性能的复合材料,在电极材料、电接触材料和引线框架材料等领域应用广泛。稀土(类稀土)氧化物具有潜在的优良性能,是铜合金的理想弥散强化相。 本文采用液相原位反应法成功制备出综合性能优越的ZrO2弥散强化铜基复合材料。对液相原位反应制取Cu-ZrO2的工艺方法进行优化,系统研究了工艺参数对复合材料的组织及性能的影响规律。首先,用真空熔炼炉制备出不同Zr含量的Cu-Zr合金,分析Zr在Cu基体中的存在形式、分布状况以及对合金组织和性能的影响。其次,在特定氧化介质下使Cu-Zr合金熔液发生择优氧化生成ZrO2纳米颗粒,制备出Cu-ZrO2复合材料,研究Zr的含量、氧化介质及氧化处理温度对组织和性能的影响,探讨液相原位反应制备Cu-ZrO2的机理。 本文得到以下结论: 1) Cu-Zr合金锭的显微组织由初晶α-Cu和晶界处的Cu/Cu5Zr共晶组成,随Zr含量增大,组织形态由等轴晶过渡到胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶,并且表现出Zr加入后细化晶粒的效果。合金硬度随Zr含量的增加而增大,分析是固溶强化、细晶强化和第二相强化共同作用的结果。 2)通过液相原位反应将Cu-Zr合金制备成Cu-ZrO2复合材料,优化的工艺参数为:合金在过热300℃以上温度保温30min得到均匀熔体,以工业氮气为氧化介质,在液相线温度下保温2h。Cu-ZrO2复合材料中的 ZrO2含量越大,导电率越低,硬度越高。在实验的成分中,ZrO2含量为1.35wt%时,复合材料的综合性能最好,此时硬度为91HV,导电率是93%IACS。