李存軍　趙華　張英等

摘 要：文章以Cu粉（3～5 μm）和TiB2粉（3 μm）為原料，通過真空熱壓燒結制備了Cu-5%TiB2復合材料。采用金相分析、X射線衍射、掃描電子顯微分析和X射線能量色散譜對制備的材料進行了表征。表征結果表明：銅基復合材料在制備過程中未摻入其他雜質，TiB2顆粒均勻地分散在銅基復合材料中，材料未發(fā)現(xiàn)孔洞和夾雜等缺陷。 關鍵詞：真空熱壓燒結；銅基復合材料

中圖分類號：U668.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0165-02

1 概 述

由于具有良好的導電、導熱和力學性能，銅基復合材料廣泛應用在軸承、襯套、齒輪、接頭和閥機構等組件上。在一些特定使用領域，需要提高銅基合金的耐磨性和硬度。利用具有高硬度、高彈性模量和高導電、高熱導的第二相改善銅基復合材料的耐磨性和硬度成為一種可行的方法。近幾年，一些學者在Cu-Cr和Cu-Pb合金加入TiB2顆粒制備了銅基復合材料，但這些方法制備的材料致密性和均勻性較差，基體中均存在著大量的缺陷。

本文采用真空熱壓燒結法成功制備了Cu-5%TiB2銅基復合材料，克服了銅基復合材料致密性和均勻性較差的問題。

2 實驗過程

稱取質量為50 g的Cu粉（3～5 μm，99.97%）和TiB2粉（3 μm，99.99%），裝入鋼球球磨罐，研磨球為WC球；采用行星式球磨機進行球磨，球粉比為5：1，轉速為200 r/min，球磨時間為1.5 h。將球磨好的混合粉末稱取38.5 g，放入石墨模具中，利用真空熱壓爐進行燒結。燒結時在900 ℃時保溫10 min，保溫的同時施加了30 MPa的壓力，保溫結束后卸壓，隨爐冷卻。

實驗制備了Cu-0%TiB2和Cu-5%TiB2兩種不同TiB2含量的材料，采用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡對制備的材料進行了顯微結構分析和表面形貌分析，采用DX-2500型衍射儀對樣品進行了物相分析，采用能譜儀對合金的化學成分進行了分析。

3 結果討論

3.1 金相分析

燒結溫度為900 ℃、加壓30 MPa、保壓10 min制備的純Cu和Cu-5%TiB2復合材料的金相圖譜。制備的純Cu材料金相圖，如圖1（a）所示，Cu晶粒大小為5～10 μm；制備的Cu-5%TiB2復合材料的金相圖譜，如圖1（b）所示，TiB2晶粒大小為1～8 μm，均勻的分散在銅基合金中。在金相圖中未發(fā)現(xiàn)孔洞和夾雜等缺陷。

3.2 物相分析

燒結溫度為900 ℃、加壓30 MPa、保壓10 min制備的純Cu和Cu-5%TiB2復合材料的XRD圖譜，如圖2所示。在Cu-5%TiB2復合材料衍射圖譜中，僅出現(xiàn)Cu和TiB2特征衍射峰；在純Cu衍射圖譜中，僅出現(xiàn)Cu特征衍射峰，無其他雜質峰出現(xiàn)。X射線衍射結果表明，純銅和Cu-5%TiB2復合材料粉末在球磨、燒結過程中未發(fā)生氧化，也未引入其他雜質。

3.3 掃描電子顯微分析

900 ℃燒結、加壓30 MPa制備的Cu-5%TiB2復合材料掃描電子顯微形貌圖，如圖3所示。圖中不規(guī)則的黑點為TiB2顆粒，亮灰色區(qū)域為銅基體，進一步證實復合物粉末在球磨、燒結過程中都未發(fā)生氧化，沒有引入其他雜質，與XRD結果相匹配。TiB2顆粒在基體中整體分布均勻，局部有部分顆粒聚集，顆粒大小為1～8 μm。局部放大圖，如圖3（b）和圖3（a）所示，圖中TiB2顆粒與銅基體結合緊密，存在少量微裂紋和微氣孔，裂紋長度為0.2～0.4 μm，氣孔大小為0.1 μm左右。基體中較大的TiB2顆粒有破碎現(xiàn)象產生，是由于大的TiB2顆粒在熱壓燒結加壓過程中受到擠壓應力而產生的。

Cu-5%TiB2銅基復合材料的能譜圖，如圖4所示?！癝pectrum 1”是對TiB2顆粒的能譜分析，“Spectrum 2” 是對銅基體的能譜分析。TiB2顆粒能譜分析中除Ti元素峰外，沒有出現(xiàn)其他元素峰；銅基體能譜分析中除Cu元素峰外，沒有出現(xiàn)其他元素峰。能譜分析表明，銅基復合材料在制備過程中未引入其他雜質。

4 結 語

使用真空熱壓燒結工藝制備了Cu-5%TiB2銅基復合材料，銅基復合材料在制備過程中未摻入其他雜質，TiB2顆粒與銅基體結合緊密，均勻地分散在銅基復合材料中；制備的材料致密性和均勻性良好，未發(fā)現(xiàn)孔洞和夾雜等缺陷。

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