彌散強(qiáng)化銅

加入超細(xì)的彌散相粒子以獲得強(qiáng)化效果的銅。常簡(jiǎn)稱為DS銅。所添加的顆粒細(xì)小、分布均勻的彌散強(qiáng)化相粒子，起到阻擋位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、增加材料屈服強(qiáng)度的作用；彌散強(qiáng)化還保證材料高溫下的強(qiáng)度，并有利于材料在高溫下暴露較長(zhǎng)時(shí)間后還能保持其大部分的室溫強(qiáng)度。另外，在提高力學(xué)性能的同時(shí)，銅的電導(dǎo)性和熱導(dǎo)性并不顯著降低，這種力學(xué)性能和物理性能二者兼顧的特性，使Ds銅明顯地優(yōu)于一般固溶強(qiáng)化或沉淀硬化的銅合金，因而受到人們的重視，20世紀(jì)60年代以來(lái)得到較快的研究和發(fā)展。

簡(jiǎn)史 1913年，羅杰斯和蘭米爾首先在鎢中加入ThO2是人們所熟知的彌散強(qiáng)化材料之始；1946年，發(fā)明了燒結(jié)鋁(Al+A1203)后，人們開(kāi)始對(duì)銅、鎳等熔點(diǎn)較高金屬的彌散強(qiáng)化發(fā)生興趣。50～60年代，美國(guó)發(fā)明了彌散強(qiáng)化的TD鎳，此后，許多國(guó)家也陸續(xù)發(fā)表了在實(shí)驗(yàn)室條件下探討銅的彌散質(zhì)點(diǎn)選擇、性能、制造方法的研究報(bào)告。直到1973年，美國(guó)俄亥俄州克里夫蘭市斯考維爾銅加工公司以氧化劑為氧源，與低鋁銅合金粉末混合、進(jìn)行內(nèi)氧化處理生產(chǎn)彌散強(qiáng)化銅、并申請(qǐng)了專利后，彌散強(qiáng)化銅才開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)實(shí)用階段。中國(guó)從70年代也開(kāi)始研制彌散強(qiáng)化銅，并取得成功，現(xiàn)已投入生產(chǎn)。

分類 在各種彌散強(qiáng)化銅生產(chǎn)方法中，以產(chǎn)生金屬氧化物彌散相粒子的強(qiáng)化效果最好，其中又以A12O3的最為方便。1989年，美國(guó)公布了6種以A12O3為彌散粒子的DS銅，其牌號(hào)和化學(xué)成分見(jiàn)表1。

制備方法 彌散強(qiáng)化銅常采用粉末冶金工藝，用內(nèi)氧化法生產(chǎn)，其工藝流程如圖。

流程中的氧化劑為含有Cu2O、Cu0和少量A1203的粉末，按低鋁銅合金粉末內(nèi)氧化所需的氧量計(jì)算配入。

最大理論密度是DS銅的重要性能之一，可用不同工藝和加工成形方法使粉末致密化。

表1 美國(guó)DS銅的牌號(hào)和化學(xué)成分(％)

①包括銀在內(nèi)；②所有鋁均以A12O3形式存在；③有0.04的氧以微量固溶于銅中或以cu2O的形式存在。

物理性能 Ds銅的性能因鋁含量高低或熱變形過(guò)程之不同而異。以常用的c15715和c15760棒材為例，其物理性能如表2所示。

表2 DS銅棒材的主要物理性能

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C15715和C15760DS銅棒材力學(xué)性能見(jiàn)表3。

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工藝性能c15715和c15760Ds銅均為非熱處理硬化合金，其退火溫度分別為550～680℃和650～980℃。Ds銅具有良好的冷加工性能，可進(jìn)行軋制、拉伸、旋鍛、頂鍛、鐓粗、沖壓、滾壓螺紋等方法加工。但承受熱變形的能力有限，其熱鍛性約為鍛造黃銅的65％。DS銅具有良好的錫焊性、銅焊性和良好的電阻對(duì)焊性，但點(diǎn)焊和縫焊性能不好，不推薦采用氧乙炔焊或電弧焊。DS銅的切削性約為易切削黃銅的20％。一般清洗銅和銅合金的方法可用于DS銅。

用途DS銅可用于集成電路引線框架，二極管和白熾燈的引線，真空、微波和X射線管用元件(陰極、陽(yáng)極、柵極、螺旋線和散熱片等)，斷路器，繼電器閘刀，開(kāi)關(guān)，換向器，電刷彈簧等。

Ds銅由于生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，從而阻礙其推廣應(yīng)用，尚待努力解決。

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