噴霧干燥納米W-Cu的固溶行為與擴(kuò)散行為.pdf

1、W-Cu復(fù)合材料具備較好的導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能和低的熱膨脹系數(shù),所以被大量用作電接觸材料和電極材料。二十世紀(jì)九十年代以來(lái),微電子產(chǎn)業(yè)飛快發(fā)展,這樣,在大功率微波器件和大規(guī)模集成電路中,作為熱沉材料中的散熱元件、基片和連接件出現(xiàn)的W-Cu復(fù)合具有更加廣闊的應(yīng)用空間。當(dāng)前鎢骨架滲銅法制備的鎢銅材料相對(duì)密度不高、強(qiáng)度較差、電導(dǎo)率較低,尤其對(duì)于鎢含量較高的鎢銅材料,其組織均勻性和孔隙度更難控制,從而限制了其在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。采用納米復(fù)合粉末燒

2、結(jié)的方法制備鎢銅材料能夠有效克服熔滲法制備鎢銅材料的缺點(diǎn)。一步燒結(jié)便能達(dá)到近全致密,而且組織均勻、晶粒細(xì)小,但關(guān)于納米晶鎢銅材料的燒結(jié)機(jī)制尚不清楚。本論文以溶膠-噴霧干燥-多步氫還原法制備了納米晶鎢銅復(fù)合粉末,研究其致密化機(jī)制,分析其燒結(jié)過(guò)程中的固溶和擴(kuò)散行為,獲得了以下的研究成果:
　　 (1)研究了納米鎢銅粉末的固溶行為,通過(guò)測(cè)量鎢相和銅相的晶格常數(shù),計(jì)算鎢相和銅相的固溶度,結(jié)果顯示,在噴霧干燥納米W-Cu粉末中,W相和Cu

3、相中均出現(xiàn)了一定程度的固溶行為。在納米W-Cu粉末中,隨著Cu含量的增加,W在Cu中的固溶度有逐漸升高的趨勢(shì)。
　　 (2)研究了納米鎢銅粉末在燒結(jié)過(guò)程中固溶度的變化,在燒結(jié)過(guò)程中,隨著燒結(jié)溫度的升高,W在Cu中的固溶度呈逐漸增大的趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn),在1100℃至1200℃之間,W在Cu中的固溶度增長(zhǎng)較快,從1.27wt％陡升至4wt％,這個(gè)溫度范圍也是W-Cu材料致密化較快的階段,該增溶過(guò)程加速了納米晶W-Cu復(fù)合材料在燒結(jié)中的

4、致密化過(guò)程。
　　 (3)研究了納米鎢銅材料的擴(kuò)散行為,研究發(fā)現(xiàn),鎢原子在銅相中的擴(kuò)散是互擴(kuò)散過(guò)程中的主要機(jī)制,在銅相中,隨著擴(kuò)散距離的增長(zhǎng),鎢含量成逐漸降低的趨勢(shì)。在擴(kuò)散界面處的銅相中,鎢元素最高可以達(dá)到56wt％左右。在納米鎢坯中的各個(gè)部位,銅含量都相對(duì)較低,只有1.1wt％左右。
　　 (4)由于納米銅坯某些部位形成了一定的缺陷,而晶體缺陷對(duì)擴(kuò)散起著快速通道的作用,晶體缺陷處點(diǎn)陣畸變較大,原子處于較高的能量狀態(tài),所