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邹小姐：13326633089 -
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铜是与人类关系非(fei)常密切(qie)的(de)有色金属，它的(de)导电(dian)(dian)能力仅次于贵金属银，作为电(dian)(dian)和热的(de)良导体而被应用(yong)于大多(duo)数导电(dian)(dian)领域(yu)。但(dan)纯(chun)铜的(de)质地较软(ruan)，强度(du)较低，不(bu)适合(he)用(yong)于电(dian)(dian)气电(dian)(dian)子工业某些(xie)工况(kuang)条件下，因此应用(yong)上常被制备成高(gao)性能铜合(he)金，以提高(gao)强度(du)和耐蚀性。
铜合(he)金
不(bu)过随(sui)着经(jing)济(ji)发(fa)展，现代(dai)工业对铜合(he)金的综合(he)性(xing)(xing)能(neng)提出(chu)了更(geng)(geng)高(gao)的要求，因此开发(fa)出(chu)更(geng)(geng)高(gao)强(qiang)度、更(geng)(geng)高(gao)传导(dao)性(xing)(xing)能(neng)的铜合(he)金成(cheng)为了研究重点。但通常(chang)来讲，铜合(he)金的强(qiang)度和导(dao)电性(xing)(xing)是(shi)不(bu)能(neng)兼顾的，要提高(gao)导(dao)电性(xing)(xing)就必(bi)然要牺牲强(qiang)度。要想同时满(man)足(zu)这两(liang)点，目(mu)前(qian)商业应用上(shang)可采用复合材料(liao)法来实(shi)现。
关于复合材料法(fa)
在(zai)众(zhong)多强化(hua)铜合金的优化(hua)方法(fa)中，复合材料法(fa)是重点发展方法(fa)。具体(ti)(ti)是将复合颗(ke)粒、各种纤维或晶须等第二相(xiang)作为增强(qiang)相(xiang)，加(jia)入到铜基体(ti)中，并使其均匀分布，凭借加(jia)强(qiang)强(qiang)化相(xiang)自身(shen)强(qiang)度来提高材(cai)料整(zheng)体(ti)强(qiang)度。
虽然(ran)弥散分布的(de)(de)(de)强化相粒(li)子会(hui)对电(dian)(dian)子的(de)(de)(de)散射产生一(yi)定的(de)(de)(de)影响，从(cong)而影响材料(liao)的(de)(de)(de)导(dao)电(dian)(dian)性，但是相比较于固溶原子对导(dao)电(dian)(dian)性的(de)(de)(de)影响要小得多。因(yin)此复合(he)材料(liao)法(fa)制备的(de)(de)(de)铜基复合(he)材料(liao)可(ke)以(yi)同时具备高的(de)(de)(de)导(dao)电(dian)(dian)性和(he)高强度(du)。另外，复合(he)材料(liao)法(fa)还可(ke)以(yi)根据实(shi)际(ji)工况需求，选用适当的(de)(de)(de)增强相来提(ti)高材料(liao)的(de)(de)(de)性能，同时兼顾材料(liao)的(de)(de)(de)导(dao)电(dian)(dian)性和(he)强度(du)，获得最(zui)优配合(he)效果，可(ke)分为弥散强化及(ji)纤维(wei)强化两种(zhong)方(fang)式。
其中，弥散强化(hua)铜(tong)基(ji)复合材料其实就是通过原位(wei)复(fu)合(he)或非原位(wei)复(fu)合(he)的方法(fa)，向基体中引入高硬度、高熔点、热稳定性好(hao)的(de)氧化物、硼化物、碳化物等陶瓷颗粒来强化(hua)铜基(ji)体。通过特定的制备工艺(yi)，可获得弥散(san)分(fen)布的纳米级增强相颗粒，它们热稳定性(xing)良好，在接近铜的熔(rong)点时也不会溶(rong)解或(huo)粗(cu)化(hua)，因此能有效地提高(gao)铜合金(jin)的室温强度，耐(nai)磨性(xing)和耐(nai)腐蚀性(xing)。
氧(yang)化铝(lv)铜(Cu-Al2O3)
正因为(wei)这一系列(lie)优(you)秀的(de)性(xing)能，使(shi)得弥散(san)强化铜基复合(he)(he)材料(liao)在(zai)计算机引线(xian)框(kuang)架，连铸机结晶器，电(dian)阳阻焊电(dian)极，高(gao)速电(dian)车(che)的(de)架空导线(xian)，大推力(li)航(hang)天发动(dong)机内衬(chen)等高(gao)端技(ji)术领域有(you)着广泛地(di)应(ying)用，成(cheng)为(wei)高(gao)强高(gao)导铜合(he)(he)金（或铜基复合(he)(he)材料(liao)）领域的(de)研究热点(dian)。
选用氧化钇(yi)的理由
稀土元(yuan)素对(dui)铜基材(cai)料的(de)强化(hua)其实有(you)着很重要的(de)意义。它们的(de)化(hua)学(xue)性(xing)质都较(jiao)为(wei)活泼，金属性(xing)极强，可以同一切元(yuan)素发生(sheng)反(fan)应、相互作用(yong)（惰性(xing)气(qi)体(ti)除外），极易与(yu)氧、氮、硫化(hua)合(he)生(sheng)成(cheng)化(hua)合(he)物，作为(wei)添加剂已被广(guang)泛(fan)应用(yong)于工(gong)业生(sheng)产(chan)中(zhong)。
但(dan)是稀土元素是无法(fa)和Cu形成间隙或置换固溶体的，如此说来稀土元素很难溶于铜，固溶度小，为其他元素首先与稀土元素发生反应提供了条件，生成稀土化合物。因此，稀土元素在铜及其合金中可以起到两方面的作用：①净化作用(yong)，可以用于脱氧、脱硫，去除铅(qian)、秘等杂质；②微合(he)金(jin)化及变(bian)质(zhi)作用，稀土微溶于铜(tong)中，并与其(qi)它元素反应生成高熔点化合物。
氧化(hua)钇粉(fen)体
目前(qian)，弥散强化的典(dian)型(xing)材料是Cu-Al2O3复合材料，Al2O3陶瓷(ci)颗(ke)粒(li)的(de)热(re)稳定性(xing)好，因此(ci)高温下颗(ke)粒(li)的(de)强(qiang)化(hua)效果(guo)不会完全消(xiao)失。但这类(lei)材料的(de)弥散相(xiang)含量有限，因此(ci)其强(qiang)化(hua)效果(guo)不如沉淀(dian)强(qiang)化(hua)铜合金。而氧化钇（Y2O3）与(yu)其它(ta)陶瓷颗粒一样在高(gao)温(wen)下稳(wen)定，不会(hui)溶解或分解；Y2O3的晶(jing)体(ti)结构与(yu)Al2O3不同(tong)，为(wei)类(lei)萤石结构，在合适(shi)的(de)制备条(tiao)件下能(neng)与基体形成共格界面，这为(wei)切割强(qiang)化机制提(ti)供可能(neng)；Y元素在Cu中固溶度和扩散速率非常低，这阻碍了原位生成氧化物颗粒时的团聚和粗化，有利于形成纳米级Y2O3颗粒，因此Y2O3有可能成为弥散强化铜基复合材料最合适(shi)的强化相。
不过，也正是因为Y在Cu中的固溶度小，Y2O3弥散强(qiang)化铜基(ji)复合材料的成分(fen)设计变得困难，对此科学(xue)家(jia)也做了很多研究。如雷源源等采(cai)取热(re)压工(gong)艺，添(tian)加体积分(fen)数分(fen)别是5%、10%、15%、20%的Y2O3制备Y2O3颗粒增(zeng)强铜基复合材料。观察其微观组织发现，Y2O3颗(ke)粒与(yu)基体(ti)结合得(de)很(hen)致密，由于Y2O3颗粒很小，呈(cheng)类圆形状，它(ta)们之间基本上无裂隙(xi)存(cun)在。随着Y2O3含(han)量的增加(jia)，该系列铜基复合材料的多孔率下降，显(xian)微硬度值上(shang)升幅度较(jiao)大，强(qiang)化效果较(jiao)好，耐腐蚀性也(ye)得到提高。
不同Y2O3体积分数下（C为0）铜基复合材料断口 1000 倍下的扫描电镜图片
进阶玩法
如果(guo)Y2O3对(dui)(dui)铜(tong)合(he)金(jin)性能的(de)增强(qiang)还不能让(rang)你满意，其实它还有(you)进阶玩法。去(qu)年年底，日本东北大学针对(dui)(dui)核融(rong)合(he)炉的(de)散热装置(zhi)用途，在既有(you)氧(yang)化钇(yi)分(fen)散强(qiang)化铜(tong)合(he)金(jin)的(de)基础上开发了(le)一项高(gao)强(qiang)度且具有(you)高(gao)传导性的(de)铜(tong)合(he)金(jin)。
通过(guo)在氧化钇弥散强(qiang)化铜合金(jin)（Cu-1Y2O3）中(zhong)添(tian)加(jia)0.81%的锆粉，以及利用高(gao)能水冷球磨与(yu)放电(dian)等离子体烧(shao)结技术，研(yan)究团(tuan)队成功(gong)制备出锆钇(yi)复合氧(yang)化物颗(ke)粒(li)弥散强化铜合金（Cu-1Y2O3-0.81Zr）。晶粒内(nei)部与晶界处(chu)形(xing)成(cheng)高密(mi)度的fcc结构Y2Zr2O7复合氧化(hua)物，并且均匀分(fen)散在铜(tong)基体(ti)中，可使Cu-1Y2O3-0.81Zr合金维氏硬(ying)度较Cu-1Y2O3提高(gao)1.5倍，达到243HV；室温屈服应力约为700MPa。
相对于纯铜(tong)，新合金的热传导性在室温下约为50%，在500℃时(shi)为(wei)70%，但经过475℃的热时(shi)效处(chu)理(li)后，则分别提高到60%、80%。由于已确认钇锆复合氧化物粒子在氧化物分散强化钢铁材料中具有优异的高温稳定性，因此新合金在高温下使用时也可发挥优异的特性，有望适用(yong)于高温运作(zuo)的热导管或热交换器等用(yong)途。
资料(liao)来源：
液相原(yuan)位反应制备纳米氧化钇弥散强(qiang)化铜基复合材料及(ji)性能研究，卓海鸥。
氧化钇(yi)弥散强(qiang)化铜基复合(he)材料的(de)研究，刘(liu)婧(jing)。
氧(yang)化钇颗粒(li)增强(qiang)铜基复(fu)合材料的组织(zhi)与性(xing)能研究，雷源源，张晓燕(yan)，田琴。
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