纳米Al2O3颗粒对CuAl2O3性能的影响

基础。

图2 320 ℃分解后Al2O3粉末的SEM照片

Fig.2 SEM images of Al2O3 powders after 320 ℃ decomposing

2.2 Al2O3含量对弥散强化铜性能的影响

在球磨时间、冷加工率、烧结温度等试验参数一定时，研究不同含量的Al2O3纳米颗粒对弥散强化铜的硬度、导电率的影响。

2.2.1 Al2O3含量对硬度的影响

图3为CuAl2O3的硬度随Al2O3颗粒含量变化的趋势图。从图3中可以看出，当Al2O3的质量分数达到0.084%时，合金的硬度达到最大值，为75.73（HRB）。在Al2O3含量较低时，随着Al2O3含量的增加，CuAl2O3的硬度不断升高，但是Al2O3含量升高到一定值时，硬度降低。Al2O3的强化作用主要有以下两个方面：Al2O3分布均匀且尺寸达到纳米级，阻碍了位错的运动，形成了Orowan强化;Cu和Al2O3的热膨胀系数相近，不易产生裂纹，使强度提高[6]。

图3 硬度随Al2O3含量的变化曲线

Fig.3 Variation curve of hardness with Al2O3 content

图4是Al2O3质量分数为1.2%的CuAl2O3边界团聚的SEM照片。从图4中可以发现，部分Al2O3呈片层状分布在铜颗粒的边界，发生了明显的团聚，是硬度随Al2O3含量升高而降低的主要原因。为了防止这种现象的发生，只采用行星球磨技术还不能使其均匀分布，需要采用稀土修饰Al2O3来强化其均匀分布，来解决CuAl2O3硬度下降的问题。稀土能够有效地净化铜合金中的杂质元素;对铜合金的力学性能、导电性能也有一定的提高;能有效地提高铜合金的抗氧化性能;和弥散相同时加入复合材料时也能起到很好的修饰作用[7-8]。

图4 含1.2% Al2O3的CuAl2O3边界团聚的SEM照片（质量分数，%）

Fig.4 SEM image of boundary agglomeration on

Cu-Al2O3 with 1.2% Al2O3（mass fraction，%）

2.2.2 Al2O3含量对导电率的影响

图5是Al2O3弥散颗粒的含量对CuAl2O3导电率的影响趋势图。从图5中可以看出，随着Al2O3含量的增加，CuAl2O3的导电率逐渐降低。当Al2O3的质量分数为0.084%时，CuAl2O3的导电率为69.1%IACS，此时其硬度达到最大值。主要原因是Al2O3颗粒作为第二相强化颗粒，对位错有钉扎作用，阻碍了位错的运动，硬度得以提高。但是Al2O3弥散颗粒易引起晶格畸变和其本身增加了对电子的散射，导致CuAl2O3的导电率不断降低。

图5 Al2O3的含量对CuAl2O3导电率的影响

Fig.5 Effect of Al2O3 content on

conductivity of Cu-Al2O3

3 结 论

（1） 用溶胶凝胶法制备了Al2O3增强相。随着Al2O3含量的增加，CuAl2O3的硬度先升高后降低，当其质量分数达到0.084%时，CuAl2O3的硬度达到最大值75.73（HRB）。

（2） 随着Al2O3含量的增加，CuAl2O3的导电率不断降低，当Al2O3的质量分数达到0.084%时，导电率为69.1%IACS，此时硬度达到最大值。

参考文献：

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[6] 张丽娜.Al2O3含量对Al2O3弥散强化铜基复合材料性能的影响[J].南方金属，2006（6）：49-51.

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